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Las enfermedades autoinmunes se refieren a afecciones en las que el sistema inmunitario de un paciente ataca sus propias células y órganos, lo que provoca inflamación crónica y daño tisular. Hasta la fecha se han descrito cerca de 100 tipos diferentes de enfermedades autoinmunes, que afectan al 3-5% dela población humana. Muchas de las enfermedades autoinmunes, como el lupus eritematoso sistémico y la EII, carecen de tratamientos eficaces y presentan importantes necesidades médicas insatisfechas. La EII, que actualmente afecta a alrededor de 1,5 millones de personas solo en los EE. UU., es una enfermedad devastadora caracterizada por una inflamación intestinal progresiva, persistente y recurrente sin cura disponible. Es necesario desentrañar la patogénesis y la fisiopatología subyacentes para ofrecer las nuevas estrategias de tratamiento y prevención que requieren los pacientes con EII 2,3.
Se han identificado más de 230 loci diferentes de EII a través de análisis de asociación de genoma completo (GWAS)4. Aunque estas asociaciones han dilucidado nuevos genes que son potencialmente actores importantes en los mecanismos y vías clave de la EII, solo se han estudiado unos pocos genes de estos loci . Algunos genes han sido implicados en vías específicas. Por ejemplo, la vía de detección de microbios se ha relacionado con la proteína 2 que contiene el dominio de oligomerización de unión a nucleótidos (NOD2); la vía de la autofagia se ha relacionado con la autofagia 16 como 1 (ATG16L1), la familia M de GTPasa relacionada con la inmunidad y el miembro de la familia 9 del dominio de reclutamiento de caspasas (CARD9); y la vía proinflamatoria se ha relacionado con las respuestas de las células T impulsadas por la interleucina (IL)-234. Se han utilizado varios modelos de ratón in vivo para caracterizar funcionalmente los genes identificados a través de GWAS 5,6.
Uno de los modelos clave utilizados para estudiar la patogénesis de la EII 7,8 es el modelo CD40 de colitis, que induce una inflamación intestinal inmunitaria innata tras la inyección de un anticuerpo agonístico CD40 en ratones inmunodeficientes (células T y B). Utilizado principalmente para examinar la contribución de la inmunidad innata al desarrollo de la EII, principalmente macrófagos y células dendríticas9, no está claro si la enfermedad puede ser inducida en ratones de tipo salvaje (WT) totalmente inmunocompetentes. Además de los modelos animales, también se requieren herramientas específicas de genes para la caracterización funcional de un gen, incluidos los compuestos químicos y los productos biológicos. Más importante aún, los animales genéticamente modificados son esenciales para revelar la función de un gen específico. Sin embargo, las estrategias que se suelen utilizar para fabricar ratones modificados genéticamente (inyección de embriones y cría) suelen tardar más de un año e incurren en un coste financiero significativo. Este proceso de limitación de la tasa presenta un desafío significativo en la búsqueda de dilucidar las funciones de los genes relacionados con la EII identificados por GWAS.
El protocolo presentado aquí proporciona una alternativa viable a la cría de ratones modificados genéticamente. En primer lugar, como se muestra en el esquema de la Figura 1 , las células de linaje negativo, antígeno 1 de células madre, receptor de tirosina quinasa Kit positivo (linaje-Sca1+c-Kit+ o LSK) se aíslan de la médula ósea de ratones Cas9 knockin (KI) portadores de un alelo específico (CD45.2) para permitir el seguimiento de las células inmunitarias del donante. A continuación, estas células se exponen a lentivirus que contienen diferentes ARN guía (ARNg) y un marcador fluorescente, la proteína fluorescente verde excitada por violeta (VexGFP), para permitir el seguimiento de las células transducidas. Dos días después, las células VexGFP+ se clasifican y se inyectan en ratones Ly5.1 Pep Boy receptores irradiados letalmente, que son ratones C57Bl/6 que portan el alelo CD45.1 para permitir el seguimiento de las células inmunitarias receptoras. Doce semanas después, el sistema inmunitario está completamente reconstituido y los ratones pueden ser inscritos en modelos in vivo.
Además del beneficio del ahorro de costes y de un tiempo de generación más rápido en comparación con la generación y cría de animales modificados genéticamente, esta metodología es ideal para objetivos que son embrionariamente letales, ya que se dirige específicamente al compartimento hematopoyético. Además, para objetivos en los que no se dispone de herramientas, como un anticuerpo, este sistema proporciona un enfoque factible. En resumen, para abordar los desafíos descritos hasta ahora, se desarrolló una plataforma de edición genómica in vivo basada en CRISPR/Cas9 para generar de manera expedita modelos animales modificados genéticamente 10,11,12,13,14. Este estudio demuestra que la inflamación intestinal en ratones WT C57Bl/6 puede ser inducida por un anticuerpo agonista CD40. CD40 es un regulador clave de la enfermedad en este modelo y, por lo tanto, se utilizó como objetivo modelo para validar la eliminación y la pérdida de la función génica basadas en CRISPR/Cas9.