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Les cancers sont des maladies évolutives marquées par l'accumulation de mutations pathologiques, des suppressions et des gains de chromosomes au cours du temps. Ces anomalies génétiques peuvent influer sur des processus cellulaires multiples allant du cycle cellulaire, la mort cellulaire, le métabolisme énergétique et l'assemblage du cytosquelette d'insister sur les réponses telles que l'hypoxie. Par conséquent, la tumorigenèse reflète les actions collectives de multiples aberrations génétiques à travers un éventail de processus biologiques. Des efforts récents d'intégration génomiques de recherche, y compris l'ensemble du séquençage du génome, le séquençage de l'exome, le séquençage ciblé, le séquençage profond et études d'association pangénomique, ont identifié un nombre croissant d'altérations génétiques dans pratiquement tous les nouveaux types de tumeurs 1-4. Dans de nombreux cas, les lésions génétiques se produisent ensemble d'une manière non aléatoire 8/5, ce qui suggère leur coopération dans la pathogenèse de la maladie. Disséquer les rôles oncogéniques de la vaste gamme de gènes exprimés de façon aberrante résultant felon ces lésions génomiques est nécessaire de concevoir de nouvelles stratégies thérapeutiques et de comprendre les réponses des cellules tumorales à ces agents, mais cela se est avéré être une tâche ardue, nécessitant des systèmes de modèles animaux très robustes pour la conduite de l'analyse génomique fonctionnelle à haut débit dans vivo.
Bien que les mammifères, notamment les rongeurs, des modèles favorisées en biologie du cancer, du poisson-zèbre est commencé à attirer une attention considérable. Le téléostéens poisson zèbre (Dario rerio) a été utilisé comme un organisme modèle pour l'étude de développement depuis les années 1960 et a été appliquée à l'étude de la pathogenèse de la tumeur première fois en 1982 9-11. Facilité de maintenance, de petite taille du corps, et une fécondité élevée rendre le poisson zèbre, un modèle robuste pour les grands écrans génétiques à terme pour identifier les mutations qui confèrent des phénotypes anormaux et pathologiques 10. La transparence optique des embryons de poisson zèbre est un autre élément clé de soutien plus large utilisation de ce modèle de cancer,il permet l'imagerie in vivo être menées pour localiser le développement de la tumeur en temps réel 9, une application qui est relativement difficile chez les rongeurs 12. Génomique comparative récente analyse du génome de référence poisson zèbre (Zv9) a révélé 26 206 gènes codant pour des protéines, avec 71% ayant orthologues humains, dont 82% sont corrélés avec des gènes associés à la maladie de la ligne mendélienne héritage à Man base de données (OMIM) 13, 14. Par conséquent, le poisson-zèbre a été utilisé pour modéliser différents types de cancers humains, y compris le neuroblastome 8, des cellules T de la leucémie lymphoblastique aiguë (LAL-T) 15,16, 17,18 mélanome, le sarcome d'Ewing 19, 20,21 rhabdomyosarcome, le carcinome du pancréas 22, carcinome hépatocellulaire et 23 tumeurs malignes 24,25 myéloïde, et a été choisi comme un modèle de cancer pour la xénotransplantation étudie 11,26.
Un transgénique stableapproche chez le poisson zèbre est couramment utilisé pour étudier l'effet de gain de fonction des gènes dans le développement normal ou maladie pathogenèse 27,28. Pour développer un tel modèle (figure 1A), on injecte un produit d'assemblage d'ADN contenant le gène d'intérêt dirigé par un promoteur spécifique d'un tissu dans une des cellules d'embryons de type sauvage. Trois à quatre mois après l'injection, lorsque les embryons injectés atteignent la maturité sexuelle, ils sont par croisement avec des poissons sauvages pour dépister ceux qui décrivent l'intégration de la construction d'ADN dans leur lignée germinale, qui les licences que les poissons fondateur. De nombreux facteurs, tels que le nombre de copies et le site d'intégration du transgène, affectent l'expression du transgène dans des lignées transgéniques stables. Ainsi, afin de développer un modèle de tumeur transgénique, plusieurs lignées transgéniques stables surexprimant un seul oncogène doivent être générés premier et projeté de la ligne exprimant le transgène à un niveau qui pourrait conduire à l'induction de tumeurs. Cependant, si la surexpression d'un candidat oncogene est toxique pour les cellules germinales, il est difficile de générer une lignée transgénique stable directement en surexprimant le transgène 29. Par conséquent, cette approche peut prendre beaucoup de temps, avec un risque élevé d'échec pour générer un modèle de cancer approprié.
Ici, nous montrons une stratégie de rechange sur la base de la transgenèse mosaïque transitoire (figure 1B) qui fournit des avantages uniques par rapport transgénèse classique stable pour l'étude génomique fonctionnelle in vivo. Dans cette approche, un ou plusieurs constructions transgéniques sont injectés dans le stade d'une cellule d'transgéniques ou de type sauvage embryons. Les constructions d'ADN injectés contenant des transgènes sont alors mosaically et aléatoirement intégrés dans le poisson injecté primaire, résultant en génotypes mixtes au sein des populations de cellules multiples dans chaque poisson 30. De plus, la co-injection d'ADN dans des embryons multiples construit une des cellules conduit à la co-intégration dans la même cellule dans des sites aléatoires, ce qui permet à une traCE les cellules avec une expression de transgènes et d'explorer les interactions des gènes différents au cours pathogenèse de la maladie chez les animaux mosaïque 31. Comme preuve de principe, nous transitoirement surexprimé ALK par mutation activée (F1174L) avec le gène rapporteur mCherry dans le système nerveux sympathique périphérique (SNPS) sous le contrôle du hydroxylase dopamine bêta (d βh) de promoteur en poissons sauvages et poissons transgéniques surexprimant MYCN. ALK, qui code pour un récepteur tyrosine kinase, est le gène le plus fréquemment muté dans le neuroblastome à haut risque 5-7,32,33. ALK (F1174L), comme l'un des mutations activatrices somatiques les plus fréquentes et les plus puissants, est sur-représentée dans MYCN- amplifié patients de neuroblastome à haut risque et en synergie avec MYCN surexpression d'accélérer neuroblastome tumorigenèse chez les souris transgéniques stables et des modèles de poisson zèbre transgénique 8,34,35. Par mosaïquela surexpression transitoire de ALK (F1174L) avec mCherry dans le poisson transgénique MYCN, on a récapitulé l'accélération de l'apparition de la tumeur observée dans le poisson transgénique stable surexprimant la fois ALK (F1174L) et MYCN, ce qui suggère que la stratégie de transgénèse mosaïque peut être utilisé pour rapidement et efficacement évaluer les contributions respectives de plusieurs oncogènes dans l'initiation de la tumeur in vivo.