摘要:利用显微操作仪将mRNA直接注射到受精卵的细胞质中,称为mRNA胞浆注射。相比于原核注射,胞浆注射的操作更加简便。结合低成本和易于设计的CRISPR/Cas技术,mRNA胞浆注射可以实现高效的基因编辑。在猴受精卵中注射sgRNA/Cas9 mRNA混合液,可以得到基因编辑的非人灵长类动物模型,为人类基因疾病的研究起到了重要的作用。
关键词: mRNA, 胞浆, 基因编辑
材料与试剂
- 3.5 cm 培养皿(CORNING,catalog number: 430165)
- 3.5 cm 操作皿(FALCON,catalog number: 353001)
- Borosilicate Glass(B100-75-10)
- Borosilicate Glass With Filament(BF100-78-10)
- 矿物油(Sigma,catalog number:M8410)
- 口吸管(北京正天,catalog number:BJ-40)
- 移液枪及枪头(Eppendorf)
- TH3 液(见溶液配方)
- HECM9aa 培养液(见溶液配方)
仪器设备
- 培养箱(Thermo Scientific, model:Forma 3111、Forma 371)
- 拉针仪(Sutter Instrument, model:P97)
- 断针仪(Narishige, model:MF-900)
- 倒置显微镜(Olympus, model:IX-73)
- 体视显微镜(Olympus, model:SZX7)
- IM300 Microinjector(Narishige)
- 一对显微操作臂(Narishige)
- 微量注射器(Narishige IM-9B)
实验步骤
实验流程
- 超排母猴及获取卵母细胞;
- 单精注射获取受精卵;
- 进行胚胎胞质内RNA注射,完成注射后,将胚胎移入培养碟中放置培养箱培养;
- 根据培养发育情况,将胚胎移植入受体体内;
- 做好详细记录。
mRNA注射
- 将TH3显微注射皿做好预热:取200 μl TH3液,在微操作碟内制备10-13 TH3 液滴,每滴体积约15-20 μl,并覆盖矿物油。
- 将HECM9aa 培养皿做好预热:取 200 μl HECM9aa培养液,在培养皿内制备10-13个液滴,每滴体积约15-20 μl,并覆盖矿物油。
- 用拉针仪将1 mm外径的薄壁硼硅酸毛细玻璃管(B100-75-10)拉制成需要的内外径后,在断针仪上断成外径为100-110 μm和内径为15-20 μm,打弯成20-30度的持卵针;
- 用拉针仪将1 mm外径的薄壁硼硅酸毛细玻璃管(BF100-78-10)拉制成需要的注射针,在断针仪上打弯20-30度;
- 将制作好的注射针倒扣在待注射的sgRNA中,以虹吸法吸入;
- 将制备的显微注射皿放置于载物台上,从低倍视野开始观察整个显微操作滴;
- 将持卵针安装于操作仪左侧的IM9B上,缓慢深入注射滴中,并调整与操作皿底部水平;
- 将注射针安装于操作仪右侧的IM300上,调整注射压力为30 psi、平衡压力0.1-0.3psi,缓慢深入注射滴中,并调整与操作皿底部水平,保持与持卵针在同一水平线;
- 单精注射完成后胚胎培养六个小时以上,在显微镜下检查原核形成情况,出现两个原核的胚胎视为正常受精;
- 用胚胎转移管将一组受精卵转移到操作皿中,操作尽可能在20-30 min内完成;
- 高倍镜下观察合子状态,确信观察到双原核而且形态良好;
- 用左侧持卵针抓取并固定合子后,推动右侧注射针透过透明带,进入卵胞质中,进行注射。观察注射针尖端是否通畅,若不通畅,将注射针在持卵针上轻轻碰击以增大注射针尖的直径,调整合适的注射压力;
- 完成注射后,将注射针从合子中迅速撤出,持卵针放开合子;
- 所有合子注射完毕后,应当立即移回HECM9aa培养液,置于37 °C,5% CO2 培养箱培养,等待胚胎移植。
溶液配方
- Tyrode's Albumin Lactate Pyruvate medium with HEPES (TH3)(表1)
表1. Tyrode's Albumin Lactate Pyruvate medium with HEPES (TH3) 配制表
成分 | /100ml | /50ml | 备注 |
NaCl | 3.329 ml | 1.665 ml | 200 mg/ml stock |
KCl | 239 μl | 119.5 μl | 100 mg/ml stock |
CaCl2·2H2O | 294 μl | 147 μl | 100 mg/ml stock |
MgCl2·6H2O | 102 μl | 51 μl | 100 mg/ml stock |
NaH2PO4 | 48 μl | 24 μl | 100 mg/ml stock |
NaHCO3 | 210.6 mg | 105.3 mg | |
HEPES | 240 mg | 120 mg | |
D-Glucose | 90 mg | 45 mg | |
Sodium Pyruvate | 12 mg | 6 mg | |
Sodium lactate (60% syrup) | 0.17 ml | 85 μl | |
BSA | 300 mg | 150 mg | |
penicillin-streptomycin (100X) | 1 ml | 500 μl | |
Phenol Red (0.01%) | 10 μl | 5 μl | |
pH | 7.4 | |
- HECM-9(表2)
表2. HECM-9 配制表
成分 | /100ml | 终浓度 |
NaCl | 0.6639 g | 113.6 mmol/L |
KCl | 0.0224 g | 3 mmol/L |
CaCl2·2H2O | 0.0279 g | 1.9 mmol/L |
MgCl2·6H2O | 0.0102 g | 0.5 mmol/L |
NaHCO3 | 0.2100 g | 25 mmol/L |
Sodium lactate (60% syrup) | 0.0504 g | 4.5 mmol/L |
PVA | 0.01 g | 0.1 mg/ml |
1 mol/L HCl | 0.14 ml | 1.4 mmol/ml |
11 AA with Pantothenate | 1 ml | |
100X AA stock |
成分 | MW | 100X 母液浓度 | 终浓度 |
Taurine | 125 | 50 mmol/L | 0.5 mmol/L |
Asparagine | 132 | 1 mmol/L | 0.01 mmol/L |
Cysteine | 121 | 1 mmol/L | 0.01 mmol/L |
Histidine | 155 | 1 mmol/L | 0.01 mmol/L |
Lysine | 146 | 1 mmol/L | 0.01 mmol/L |
Proline | 115 | 1 mmol/L | 0.01 mmol/L |
Serine | 105 | 1 mmol/L | 0.01 mmol/L |
Aspartic acid | 133 | 1 mmol/L | 0.01 mmol/L |
Glycine | 75 | 1 mmol/L | 0.01 mmol/L |
Glutamic acid | 147 | 1 mmol/L | 0.01 mmol/L |
Glutamine | 146 | 20 mmol/L | 0.2 mmol/L |
Pantothenate | 238 | 0.3 mmol/L | 3 μmol/L |
Copyright: © 2023 The Authors; exclusive licensee Bio-protocol LLC.
引用格式:王燕, 许玉婷, 李春杨, 孙强. (2023). 猴胚胎mRNA胞浆注射. // 实验动物胚胎操作实验手册.
Bio-101: e1010986. DOI:
10.21769/BioProtoc.1010986.
How to cite: Wang, Y., Xu, Y. T., Li, C. Y., and Sun, Q. (2023). Cytoplasmic Injection of mRNA In Monkey Embryos. // Embryo Manipulation Manual of Laboratory Animals.
Bio-101: e1010986. DOI:
10.21769/BioProtoc.1010986.