Transgenic Lines of Human Induced Pluripotent Stem Cells ICGi022-A-6 and ICGi022-A-7 with Doxycycline-Inducible Variants of Programmable Nuclease AsCas12a

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Genome editing in human pluripotent stem cells using programmable nucleases makes it possible to create models of hereditary pathologies using directed transgenesis, gene knockout, and replacement of individual nucleotides in DNA sequences. Using CRISPR/SpCas9-mediated homologous recombination at the AAVS1 locus, clones of human induced pluripotent stem cells (iPSCs) ICGi022-A (Malakhova et al., 2020) were obtained, which carry transgenes of two variants of the nuclease AsCas12a (also known as AsCpf1), recognizing different PAM consensuses, and the reverse doxycycline transgene-dependent transactivator – M2rtTA. For each AsCas12a variant, the lines ICGi022-A-6 (AsCas12a, PAM 5'-TTTV-3') and ICGi022-A-7 (AsCas12a, PAM 5'-TYCV-3') were obtained. Using Western blot analysis, it was shown that the addition of doxycycline to the culture medium causes activation of the expression of AsCas12a(TTTV) and AsCas12a(TYCV) proteins. The resulting transgenic iPSC clones were subjected to molecular and cytogenetic analysis. Using quantitative PCR and immunocytochemical analysis, it was shown that they have a high level of mRNA expression of gene markers of pluripotent cells, namely OCT4, NANOG and SOX2, as well as specific expression of protein marker OCT4, SOX2, SSEA-4 and TRA-1-60. In addition, using iPSCs spontaneous differentiation into embryoid bodies, it was found that transgenic clones can give derivatives of all three primitive germ layers: ectoderm, mesoderm and endoderm. Cytogenetic analysis showed that transgenic iPSC clones have a normal karyotype, 46,XX.

About the authors

S. V. Pavlova

Federal Research Center Institute of Cytology and Genetics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences; Meshalkin National Medical Research Center of the Ministry of Health of the Russian Federation; Institute of Chemical Biology and Fundamental Medicine, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: medvedev@bionet.nsc.ru
Russia, 630090, Novosibirsk; Russia, 630055, Novosibirsk; Russia, 630090, Novosibirsk

K. R. Valetdinova

Federal Research Center Institute of Cytology and Genetics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: medvedev@bionet.nsc.ru
Russia, 630090, Novosibirsk

T. B. Malankhanova

Federal Research Center Institute of Cytology and Genetics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: medvedev@bionet.nsc.ru
Russia, 630090, Novosibirsk

D. E. Polivtsev

Federal Research Center Institute of Cytology and Genetics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences; Novosibirsk State University

Email: medvedev@bionet.nsc.ru
Russia, 630090, Novosibirsk; Russia, 630090, Novosibirsk

A. A. Malahova

Federal Research Center Institute of Cytology and Genetics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences; Meshalkin National Medical Research Center of the Ministry of Health of the Russian Federation; Institute of Chemical Biology and Fundamental Medicine, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: medvedev@bionet.nsc.ru
Russia, 630090, Novosibirsk; Russia, 630055, Novosibirsk; Russia, 630090, Novosibirsk

E. V. Grigor’eva

Federal Research Center Institute of Cytology and Genetics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences; Meshalkin National Medical Research Center of the Ministry of Health of the Russian Federation; Institute of Chemical Biology and Fundamental Medicine, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: medvedev@bionet.nsc.ru
Russia, 630090, Novosibirsk; Russia, 630055, Novosibirsk; Russia, 630090, Novosibirsk

A. I. Shevchenko

Federal Research Center Institute of Cytology and Genetics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences; Meshalkin National Medical Research Center of the Ministry of Health of the Russian Federation; Institute of Chemical Biology and Fundamental Medicine, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: medvedev@bionet.nsc.ru
Russia, 630090, Novosibirsk; Russia, 630055, Novosibirsk; Russia, 630090, Novosibirsk

S. M. Zakian

Federal Research Center Institute of Cytology and Genetics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences; Meshalkin National Medical Research Center of the Ministry of Health of the Russian Federation; Institute of Chemical Biology and Fundamental Medicine, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: medvedev@bionet.nsc.ru
Russia, 630090, Novosibirsk; Russia, 630055, Novosibirsk; Russia, 630090, Novosibirsk

S. P. Medvedev

Federal Research Center Institute of Cytology and Genetics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences; Meshalkin National Medical Research Center of the Ministry of Health of the Russian Federation; Institute of Chemical Biology and Fundamental Medicine, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: medvedev@bionet.nsc.ru
Russia, 630090, Novosibirsk; Russia, 630055, Novosibirsk; Russia, 630090, Novosibirsk

References

  1. Медведев С.П., Маланханова Т.Б., Валетдинова К.Р., Закиян С.М. Создание и исследование клеточных моделей наследственных нейродегенеративных заболеваний с помощью направленного редактирования геномов // Нейрохимия. 2021. Т. 38. № 4. С. 313–319.
  2. Устьянцева Е.И., Медведев С.П., Ветчинова А.С. и др. Платформа для исследования механизмов нейродегенерации с помощью генетически кодируемых биосенсоров // Биохимия. 2019. Т. 84. № 3. С. 423–435.
  3. Cowan C.A., Klimanskaya I., McMahon J. et al. Derivation of embryonic stem-cell lines from human blastocysts // N. Engl. J. Med. 2004. V. 350. № 13. P. 1353–1356.
  4. DeKelver R.C., Choi V.M., Moehle E.A. et al. Functional genomics, proteomics, and regulatory DNA analysis in isogenic settings using zinc finger nuclease-driven transgenesis into a safe harbor locus in the human genome // Genome Res. 2010. V. 20. № 8. P. 1133–1142.
  5. Gao L., Cox D.B.T., Yan W.X. et al. Engineered Cpf1 variants with altered PAM specificities // Nat. Biotechnol. 2017. V. 35. № 8. P. 789–792.
  6. Grigor’eva E.V., Malankhanova T.B., Surumbayeva A. et al. Generation of GABAergic striatal neurons by a novel iPSC differentiation protocol enabling scalability and cryopreservation of progenitor cells // Cytotechnology. 2020. V. 72. P. 649–663.
  7. Hellemans J., Mortier G., De Paepe A. et al. qBase relative quantification framework and software for management and automated analysis of real-time quantitative PCR data // Genome Biol. 2008. V. 8. P. R19.
  8. Kim D., Kim J., Hur J.K. et al. Genome-wide analysis reveals specificities of Cpf1 endonucleases in human cells // Nat. Biotechnol. 2016. V. 34. № 8. P. 863–868.
  9. Kleinstiver B.P., Tsai S.Q., Prew M.S. et al. Genome-wide specificities of CRISPR-Cas Cpf1 nucleases in human cells // Nat. Biotechnol. 2016. V. 34. № 8. P. 869–874.
  10. Malakhova A.A., Grigor’eva E.V., Pavlova S.V. et al. Generation of induced pluripotent stem cell lines ICGi021-A and ICGi022-A from peripheral blood mononuclear cells of two healthy individuals from Siberian population // Stem Cell Res. 2020. V. 48. P. 101952.
  11. Ran F.A., Hsu P.D., Wright J. et al. Genome engineering using the CRISPR-Cas9 system // Nat. Protoc. 2013. V. 8. № 11. P. 2281–2308.
  12. Zetsche B., Gootenberg J.S., Abudayyeh O.O. et al. Cpf1 is a single RNA-guided endonuclease of a class 2 CRISPR-Cas system // Cell. 2015. V. 163. № 3. P. 759–771.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (363KB)
3.

Download (2MB)
4.

Download (2MB)
5.

Download (3MB)

Copyright (c) 2023 С.В. Павлова, К.Р. Валетдинова, Т.Б. Маланханова, Д.Е. Поливцев, А.А. Малахова, Е.В. Григорьева, А.И. Шевченко, С.М. Закиян, С.П. Медведев

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».