CRISPR/Cas9介导的同源重组插入敲除人SH2B3基因

SH2B3基因的突变可以显著提高人干细胞向红细胞诱导分化的效率。该研究利用CRISPR/Cas9技术介导的同源重组插入敲除策略,建立了一种高效获得特定基因编辑类型的敲除SH2B3基因的方法。通过设计两个含有不同荧光标记和不同抗性基因的同源重组筛选载体和一个靶向SH2B3基因的CRISPR/Cas9敲除载体,共转染HeLa细胞,然后用嘌呤霉素和新霉素进行筛选,两周后一部分细胞用于分子生物学检测,另一部分细胞通过有限稀释法分离单细胞克隆。结果显示,在药物抗性筛选两周的HeLa细胞中,野生型SH2B3基因转录产物几乎检测不到,可以检测到重组型转录产物的表达。敲除效率的统计结果显示,在获得的19株SH2B3基因敲除细胞中,有11株细胞为双等位基因插入敲除。另外8株细胞为单等位基因插入敲除,其中有2株细胞的等位基因没有检测到突变,而剩余的6株细胞的等位基因都检测到有突变。因此,该研究的双插入敲除率为57.9%,双敲除率达到89.5%。该研究为构建SH2B3基因敲除的人多能干细胞系奠定了基础,也为建立一种高效、低成本的诱导红细胞的技术体系提供了有效的工具。     

人多能干细胞向红细胞的诱导分化

目前,体外生成人红细胞的实验技术较为复杂,为优化诱导步骤,采用两步法将人多能干细胞诱导分化为红细胞。首先,利用人多能干细胞(包括Rh阴性A型的脐带间充质干细胞(hUCMSC~(Rh-A))和人iPS(hiPS)细胞)在BVF培养液中进行诱导分化得到CD31~~+和CD34~+的阳性细胞群。经PCR和流式细胞仪检测CD31和CD34的表达发现,hUCMSC~(Rh-A)细胞诱导得到的CD31和CD34阳性细胞率分别是5.3%和22.7%;hiPS细胞诱导得到的CD31和CD34阳性细胞率分别是31.2%和8.2%。第二步,将获得的CD31~+和CD34~+的阳性细胞群在多种生长因子的作用下经过36 d诱导,分化为成熟红细胞。经吉姆萨染色检测得到的红细胞在形态和大小上与正常人红细胞相近,且存在血细胞去核的现象。荧光定量RT-PCR检测到了globin的表达,其中β-globin的表达量占20%以上。将得到的红细胞收集到离心管中,自然沉降后可见红色的红细胞沉淀。上述研究为大量制备人红细胞提供了新的有效的技术方法。