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Method Article
Viene descritto un protocollo per isolare cloni di cellule di melanoma trasfettate stabilmente utilizzando cilindri di vetro. Ci concentriamo su consigli pratici che possono essere decisivi per il successo dell'intera procedura.
Le popolazioni cellulari che hanno cambiamenti stabili nelle loro informazioni genomiche sono ampiamente utilizzate dagli scienziati come modello di ricerca. Non richiedono trasfezione cellulare ripetuta in quanto può portare a una popolazione cellulare eterogenea e a un'efficienza di trasfezione variabile, compromettendo la riproducibilità. Inoltre, sono preferibili per analisi su larga scala. La generazione di cloni cellulari stabili è utile per un'ampia gamma di applicazioni, come la ricerca sulle funzioni geniche e la produzione di proteine ricombinanti. Esistono alcuni metodi per ottenere una popolazione cellulare omogenea dopo la trasfezione transitoria iniziale. Qui, descriviamo l'isolamento di cloni di singole cellule con cilindri di vetro. Sebbene questo metodo sia noto da tempo, ci sono alcuni passaggi cruciali e trascurarli può portare al fallimento. Abbiamo utilizzato con successo questo metodo per ottenere cloni che sovraesprimono stabilmente una proteina di interesse (POI) o con knockout di un gene di interesse (GOI). Descriviamo le fasi di preparazione come l'ottimizzazione della selezione delle concentrazioni di farmaci, la preparazione di cilindri di vetro e la convalida se i cloni ottenuti hanno il cambiamento desiderato nell'espressione del GOI mediante PCR, analisi western blot, immunocolorazione o sequenziamento del gDNA (a seconda del tipo di cloni derivati). Discutiamo anche l'eterogeneità fenotipica di linee cellulari ben consolidate, in quanto questo potrebbe essere un problema nell'ottenere cloni cellulari stabili.
La trasfezione stabile di cellule di mammifero è un metodo utilizzato di routine in diverse applicazioni di coltura cellulare, compresa la ricerca sul cancro. Il suo vantaggio rispetto alla trasfezione transitoria è che il materiale genetico estraneo introdotto non può essere perso a causa di fattori ambientali (ad esempio, la confluenza cellulare o lo stadio di replicazione) e la divisione cellulare perché è integrato nel genoma dell'ospite1. Lo sviluppo di linee cellulari che esprimono stabilmente può essere laborioso e impegnativo, ma se è richiesta un'espressione sostenuta dei geni per un periodo prolungato, la derivazione di linee cellulari stabili è un'opzione preferita. Lo scopo più comune della trasfezione è studiare le funzioni di un gene specifico o di un prodotto genico mediante sovrapproduzione o sottoregolazione della sua espressione. Tuttavia, la produzione di proteine ricombinanti e le terapie genetiche richiedono anche l'introduzione di materiale genetico estraneo nella cellula2.
Un clone è definito come una popolazione cellulare derivata da una singola cellula. L'isolamento di cloni di singole cellule è un aspetto cruciale della biologia cellulare quando si studiano cellule con variabilità genotipica e fenotipica. Per derivare i cloni cellulari vengono utilizzate tre tecniche principali: la tecnica di diluizione, la tecnica dell'anello di clonazione3 e la tecnica di selezione cellulare4. Ognuno ha vantaggi e svantaggi. Forniamo una descrizione dettagliata di un metodo per isolare i cloni di cellule di melanoma utilizzando la tecnica del cilindro di vetro. Il vantaggio di questo metodo è che le cellule mostrano una crescita clonale moderata da colture cellulari a bassa densità. Inoltre, le cellule selezionate hanno già dimostrato capacità di proliferazione perché hanno già formato colonie5. Questa procedura prevede la semina di cellule trasfettate in modo scarso, ma non a diluizione limitante, in un grande vaso e la possibilità di espandersi e formare colonie per 2-3 settimane in presenza di un antibiotico selettivo. Le singole colonie possono quindi essere isolate utilizzando cilindri di vetro che vengono posizionati sopra le colonie e fatti aderire al recipiente utilizzando grasso siliconico. Successivamente, le cellule vengono staccate con tripsina e quindi trasferite su piastre multipozzetto per un'ulteriore coltura in presenza di un terreno selettivo.
Ci sono un certo numero di studi che descrivono l'isolamento dei cloni, ma ci concentriamo sul mostrare dettagli come la dimensione che i cloni dovrebbero avere dopo 2 settimane dalla selezione, come marcare la posizione dei cloni durante il loro isolamento e come scegliere una concentrazione appropriata di antibiotico per la selezione. Ci concentriamo su consigli pratici che possono essere decisivi per il successo dell'intera procedura. Il protocollo presentato ci permette di ottenere cloni cellulari stabili entro 2-4 settimane. Il metodo è facile ed economico e non richiede attrezzature complicate. Condividiamo una tecnica che ci ha permesso di ottenere molti modelli di ricerca, tra cui i cloni GSN KO 6,7,8.
1. Subcoltura cellulare e semina per l'ottimizzazione della concentrazione di farmaci
2. Ottimizzazione della concentrazione di farmaci selezionati
3. Semina e trasfezione cellulare
4. Generazione di cloni cellulari
5. Scegliere i cloni per l'isolamento
6. Preparazione dei cilindri di vetro
7. Isolamento dei cloni
8. Validazione dei cloni cellulari generati
Reagenti | Volume |
DNA Polimerasi Master Mix | 7,5 μl |
Primer diretto (10 μM) | 1,5 μl |
Innesco inverso (10 μM) | 1,5 μl |
Acqua sterile | 3,5 μl |
di gDNA | 1 μl contenente 10 ng di gDNA |
Tabella 1. Composizione della miscela di reazione PCR.
Passi | Temperatura [°C] | Tempo [minuti: secondi] |
1 | 95 | 04:00 |
2 | 95 | 00:30 |
3 | 57 | 00:30 |
4 | 72 | 00:45 |
5 | Vai a 2, 35x | X |
6 | 72 | 10:00 |
7 | 8 | ∞ |
Tabella 2. Impostazioni del termociclatore per la reazione PCR.
Reagenti | Volume |
5 x tampone DNA polimerasi ad alta fedeltà | 4 μl |
dNTP (10 mM) | 0,4 μl |
Primer diretto (10 μM) | 1 μl |
Innesco inverso (10 μM) | 1 μl |
Acqua sterile | 12,4 μl |
di gDNA | 1 μl contenente 10 ng di gDNA |
DNA polimerasi ad alta fedeltà | 0,2 μl |
Tabella 3. Composizione della miscela di reazione PCR.
Passi | Temperatura [°C] | Tempo [minuti: secondi] |
1 | 98 | 00:30 |
2 | 98 | 00:30 |
3 | 61 | 00:30 |
4 | 72 | 01:00 |
5 | Andare al passaggio 2, 35 volte | X |
6 | 72 | 10:00 |
7 | 8 | ∞ |
Tabella 4. Impostazioni del termociclatore per la reazione PCR.
Reagenti | Importo |
10 x tampone | 3 μl |
Enzima di restrizione | 1 μl |
Acqua sterile | 20,7 μl |
Plasmide | 5,3 μl contenenti 5 μg di DNA |
Tabella 5. Composizione della miscela di reazione di digestione di restrizione.
9. Valutare l'eterogeneità fenotipica della linea cellulare
Utilizzando il protocollo presentato, forniamo una dimostrazione dettagliata dell'isolamento di cloni di cellule di melanoma trasfettate stabilmente con il metodo del cilindro di vetro (Figura 1A). I nostri studi si riferiscono alla biologia cellulare del melanoma e il modello di ricerca più comune che utilizziamo è la linea di melanoma A375 aderente e altamente invasiva. Poiché la nostra ricerca ha dimostrato che le cellule di melanoma producono gelsolin...
Abbiamo fornito una descrizione dettagliata dell'isolamento di cloni di cellule di melanoma trasfettate stabilmente con cilindri di vetro. È importante ottenere cloni di controllo quando si derivano cloni con un'espressione genica modificata perché i risultati ottenuti per i cloni di modificazione mirati dovrebbero sempre essere confrontati con i risultati ottenuti per i controlli. In questo modo, possiamo verificare se la trasfezione stessa o la coltura con un antibiotico selettivo no...
Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari concorrenti.
Questo lavoro è stato sostenuto dal National Center for Science, Polonia (progetto #2016/22/E/NZ3/00654, concesso ad AJM).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
15 ml centrifuge tube | GoogleLab Scientific | G66010522 | |
150 mm cell culturedish with 20 mm grid | Falcon | 353025 | |
24-wells plate | VWR International | 10062-896 | |
35 mm culture dish | Eppendorf | EP0030700112 | |
6-well plate | Eppendorf | EP0030700113 | |
96-well plate | VWR International | 10062-900 | |
Acetic acid, 80% solution | Chempur | 115687330 | |
Agarose | Prona-Abo | BLE500 | |
Antibiotic-Antimycotic | Gibco | 15240062 | |
anti-GAPDH antibodies | Santa Cruz Biotechnology Inc., | sc-47724 | |
anti-GSN antibodies - clone C20 | Santa Cruz Biotechnology Inc., | sc-6405 | |
anti-GSN antibodies - clone GS-2C4 | Sigma-Aldrich | G44896 | |
Bovine Serum Albumin (BSA) | Sigma-Aldrich | A3294 | |
Color Taq PCR Master Mix (2x) | EurX | E2525 | |
Control Double Nickase Plasmid | Santa Cruz Biotechnology Inc., | sc-437281 | |
Coverslips | bionovo | 16283 | |
Dako Mounting medium | Clontech | S3023 | |
DMSO - Dimethyl sulfoxide | applichem | A3672,0250 | |
DNA Purification Kit | EurX | 3555-02 | |
donkey anti- mouse-Alexa Fluor 488 | Invitrogen | # A-21202 | |
DTT - 1,4-Dithiothreitol | Sigma-Aldrich | 10197777001 | |
EcoRI | Thermo Fisher Scientific | FD0274 | |
EDTA- ethylenediaminetetraacetic acid | Poch (Pol-Aura) | 593280117 | |
EGTA - ethylene glycol-bis(2-aminoethyl ether)- N,N,N’,N’-tetraacetic acid | Sigma-Aldrich | E0396 | |
FBS - Fetal Bovine Serum | Gibco | 10270-106 | |
Gelsolin CRISPR Plasmids | Santa Cruz Biotechnology Inc., | sc-401005-NIC | |
Formaldehyde | Sigma-Aldrich | P6148 | |
Glycerol | Sigma-Aldrich | L-4909 | |
high glucose Dulbecco’s modified Eagle’s medium with reduced concentration (1.5 g/l) of NaHCO3 | Polish Academy of Science,Wroc![]() | 11-500 | |
Hoechst 33342 | Thermo Fisher Scientific | H3570 | |
L-Glutamine | Gibco | 25030-024 | |
Lignin | Bionovo | B-0521 | |
Lipofectamine 3000 Transfection Reagent | Invitrogen | L3000-008 | |
Na3VO4 | Sigma-Aldrich | S6508 | |
Na4P2O7 | Sigma-Aldrich | P8010 | |
NaF | Sigma-Aldrich | 450022 | |
NEBuilder Assembly Tool | http://nebuilder.neb.com/#!/ | ||
pACGFP-C1 | Clontech | ||
PageRuler Prestained Protein Ladder | Thermo Fisher Scientific | 26616 | |
Perfect 100 bp DNA ladder | EurX | E3134 | |
phalloidin-Alexa Fluor 568 | Invitrogen | A12380 | |
Phosphatase Inhibitor Cocktail 2 | Sigma-Aldrich | P5726 | |
Phosphatase Inhibitor Cocktail 3 | Sigma-Aldrich | P0044 | |
Phusion High-Fidelity DNA Polymerase | Thermo Fisher Scientific | F530S | |
Pierce BCA Protein Assay Kit | Thermo Fisher Scientific | 23225 | |
polyethylenimine (PEI) | Sigma-Aldrich | 408727 | |
protease inhibitor cocktail | Sigma-Aldrich | P8340 | |
puromycin | InviviGen | ant-pr | |
SDS - sodium dodecyl sulfate | Sigma-Aldrich | L4509 | |
silicone | CX80 Polska | ||
Sodium chloride - NaCl | Chempur | 7647-14-5 | |
sodium deoxycholate | Sigma-Aldrich | D6750259 | |
sucrose | Poch (Pol-Aura) | PA-06-772090110 | |
the glass cylinders | Sigma-Aldrich | C3983-50EA | |
Tissue Culture Flask 25mL | VWR International | 10062-868 | |
Tissue-culture 75 cm2 flask | VWR | 10062-872 | |
Trisma base | Sigma-Aldrich | T1503 | |
Triton X-100 | Sigma-Aldrich | X100 | |
trypsin | Polish Academy of Science,Wroc![]() | 20-500 | |
urea | Sigma-Aldrich | 8656 | |
xylene solution | Chempur | 115208603 |
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