Die Leber ist ein lebenswichtiges Organ, das Nährstoffe und Chemikalien verstoffwechselt, aber auch ständig zytotoxischen und krebserregenden Schädigungen ausgesetzt ist. Während die erwachsene Leber in der Lage ist, nach einer Verletzung nachzuwachsen, wird ihre Regenerationsfähigkeit im Alter von1 Lebensjahr stark beeinträchtigt. Bisher ist die einzige Therapieoption für Patienten mit chronischen Lebererkrankungen im Endstadium oder massiven akuten Leberschäden die Lebertransplantation, die viele eigene Herausforderungen mit sich bringt2. Um die molekulare Pathophysiologie der Leber durch die Untersuchung der Funktionen von Genen von Interesse besser zu verstehen, wurden genetische Manipulationen für die In-vivo-Anwendung entwickelt, einschließlich RNAi-vermitteltem Knockdown und gezielter Deletion durch eine Cre-Rekombinase in Gegenwart von loxP-Stellen3. Die Cre-Expressionskassette und das shRNA-Konstrukt können von viralen Vehikeln abgegeben werden.
Das Adeno-assoziierte Virus Serotyp 8 (AAV8) ist ein robuster Vektor für die Genübertragung an ausgewählte Gewebetypen (z. B. Leber, Skelettmuskulatur, Herz, Gehirn und Bauchspeicheldrüse) mit hoher Effizienz und geringer Entzündungsreaktion 4,5. Um auf innere Körperorgane abzuzielen, wird AAV8 häufig durch Schwanzveneninjektion eingeführt, bei der Viruspartikel zuerst durch die Lunge wandern, bevor sie den systemischen Kreislauf erreichen. Im Gegensatz dazu ermöglicht die Pfortaderinjektion, dass sie zuerst die Leber erreichen, bevor sie durch die Lunge zirkulieren, eine potenzielle Quelle für Sequestrierung und Verdünnung. Die Pfortaderinjektion ist jedoch technisch anspruchsvoll und wird oft durch operationsbedingte Blutungen und eine hohe Mortalitätsrate erschwert. Um einen effizienten Gen-Knockdown (KD) in der Leber zu erreichen und gleichzeitig das Problem einer hohen peri-/postoperativen Mortalität zu vermeiden, haben wir eine Methode zur intrasplenischen Injektion von AAV8 getestet, die eine manipulierte shRNA trägt, die auf Nukleostemin (NS) abzielt (AAV8-shNS1), und ihre KD-Effizienz mit der von AAV8-shNS1 verglichen, die in die Pfortadern injiziert sind.
NS ist ein mit Stamm-/Vorläuferzellen angereichertes Protein, das zuerst in neuralen Stammzellen und später in mehreren anderen Arten von Stammzellen und Krebs entdeckt wurde 6,7. Die biologische Bedeutung von NS wird durch den frühen embryonalen letalen Phänotyp von Keimbahn-NS-Knockout-Mäusen (NSKO) in vivo gezeigt 3,8 und durch die NSKD-induzierte Störung der Selbsterneuerung in vitro 9,10. Bei erwachsenen Tieren findet sich eine hohe NS-Expression im Hoden und in mehreren Geweben, die sich in der Regeneration befinden, einschließlich der dedifferenzierenden molchpigmentierten Epithelzellen nach Lentektomie und Muskelzellen nach Amputation von Gliedmaßen11, sowie regenerierender Säugetiergewebe, wie z. B. Kardiomyozyten von Mäusen nach Herzverletzungen12 und Hepatozyten nach Leberschädigung (z. B.CCl 4) oder chirurgischer Resektion (z. B. partielle Hepatektomie)13,14. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass NS eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von Brust-, Leber- und Mundtumoren spielt 15,16,17. Mechanistisch hat sich gezeigt, dass NS die Selbsterneuerung fördert, indem es das replizierende Genom vor DNA-Schäden schützt18,19. Aufgrund des frühen embryonalen letalen Phänotyps der Keimbahn NSKO ist jedoch eine experimentelle Methode zur zeitlichen Einführung von NSKD nach Abschluss der Gewebeentwicklung erforderlich, um seine biologischen Aktivitäten in adulten Organen weiter zu bestimmen.
In diesem Artikel verwenden wir NS als typisches Beispiel, um die Etablierung und Erprobung einer in vivo Lebergen-KD-Methode zu veranschaulichen, die effizient ist und eine geringe verfahrensinduzierte Mortalität aufweist.