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La possibilité de reprogrammer des cellules somatiques humaines en cellules souches pluripotentes souches embryonnaires cellulaires comme induites (CSPi) a été découvert par Takahashi et al. En 2007 1. Fibroblastes dermiques humaines transduites avec rétrovirus exprimant quatre facteurs de transcription (Le Yamanaka soi-surnommé facteurs Oct3 / 4, Sox2, c-Myc, et Klf4) ont été montrés être très similaire à des cellules souches embryonnaires humaines (hESC) en fonction de la morphologie, la prolifération, l'expression du gène, et l'état épigénétique; surtout, iPSCs sont également capables de se différencier en cellules des trois couches germinales 1. La capacité potentielle et la différenciation de prolifération des CSPi les rend très attractifs outils; par reprogrammation des cellules provenant de patients souffrant de maladies spécifiques, iPSCs peuvent être utilisés à la fois comme systèmes de modèle in vitro de la maladie et en tant qu'agents thérapeutiques potentiels.
Pour ce dernier objectif, plusieurs questions doivent être réglées avant que le plein potentiel de CSPidans un cadre clinique peut être réalisé; le potentiel tumorigène des CSEh et CSPi, l'utilisation de dérivés xénogéniques lors de la reprogrammation et l'entretien des cellules cultivées in vitro, et la nécessité de suivre les cellules transplantées in vivo sont tous les obstacles cruciaux à l'application clinique des cellules souches pluripotentes (Commenté par Hentze et au. 2). Une solution idéale pour la nécessité pour le suivi des cellules différenciées post-transplantation impliquerait un marqueur visuellement détectable qui résiste taire et panachées indépendamment de l'application. Expression forte et soutenue de transgènes intégrés est plus facilement réalisable lorsque l'ADN exogène est introduit dans Coffre-port loci; ce est-à emplacements génomiques qui permettent la transcription suffisante d'un vecteur intégré en même temps l'atténuation des perturbations de l'expression dans trois gènes voisins. Un tel site qui a été très bien caractérisé depuis sa découverte est le virus intégr adéno-associésite ation 1 (AAVS1), dans le premier intron de la protéine phosphatase une sous-unité régulatrice 12C (PPP1R12C) gène. Ce lieu a été démontré non seulement pour permettre l'expression soutenue et robuste de transgènes intégrés dans le temps étendu dans la culture et dans la différenciation in vitro 3, mais aussi pour protéger les gènes de la perturbation de la transcription 4 entourant; les deux éléments sont considérées comme étant dues à la présence d'éléments d'isolateur chromatine endogènes flanquant le site de AAVS1 5.
Les progrès dans les outils d'ingénierie des génomes plus juste de la dernière décennie ont grandement facilité la facilité et l'efficacité avec lesquelles les manipulations génétiques dans ne importe quel type de cellule peuvent être atteints. Bien que les expériences réussies début invoqués excessivement faibles niveaux de recombinaison homologue endogène (HR) avec un donneur présenter à atteindre ciblage de gène dans les CES 6,7, l'utilisation des nucléases spécifiques au site, tels que les nucléases à doigts de zinc (de ZFN), qui signitivement induire la recombinaison homologue grâce à la génération d'une rupture d'ADN double brin a considérablement augmenté l'efficacité de ces expériences 8,9. La réorientation des deux transcription activateur comme effecteurs (contes) de plantes pathogène Xanthomonas genres et les cluster régulièrement espacées répétitions palindromiques courts procaryotes (CRISPR) / système Cas9 dans efficaces nucléases de créateurs propres à chaque site a fait le ciblage de gènes dans les cellules souches pluripotentes un accessible et méthodologie possible 10-13.
Un article récent décrit une méthode efficace pour l'intégration stable d'une cassette de rapporteur fluorescent vert dans le AAVS1 Coffre-port locus CSPi humaines à l'aide de nucléases TALE (Talens) 14. Ces CSPi ciblées ont maintenu leur fluorescence même après la différenciation dirigé vers les cardiomyocytes et la transplantation dans un modèle de souris de l'infarctus du myocarde (IM), fournissant des preuves solides pour l'utilité de cettede manière stable des cellules souches pluripotentes 14 fluorescent. Pour obtenir des colonies cibles, un procédé de piégeage de gènes a été utilisé dans lequel un épissage accepteur (SA), une séquence de peptide de l'auto-clivage 2A place la puromycine N-acétyl-transférase (PAC) gène sous le contrôle du promoteur PPP1R12C endogène; Ainsi, seules iPSCs qui ont incorporé le donneur d'ADN au locus AAVS1 expriment PAC, les rendant sélectionnable sur la base de la résistance à la puromycine; (Figure 1, 15). Ce protocole détaille les procédures de générer AAVS1-GFP CSPi signalé dans le récent article 14, y compris le processus de transfection CSPi avec TALENs et un donneur de 9,8 kb pour intégrer un fragment d'ADN de 4,2 kb dans le locus AAVS1 Coffre-port, la sélection CSPi basé sur puromycine-résistance, et les colonies de cueillette pour l'expansion clonale. Les techniques décrites ici peuvent être appliqués à de nombreuses expériences d'ingénierie du génome.