IMDs של הכבד הם הפרעות גנטיות המאופיינות על ידי מחסור של אנזים כבד חיוני המעורב בחילוף החומרים שמוביל להצטברות של מטבוליטים רעילים. ללא טיפול, IMDs של הכבד לגרום לאי ספיקת איברים או מוות בטרם עת 1,2. אפשרות הריפוי היחידה לחולים עם IMDs של הכבד היא השתלת כבד אורתוטופית, המוגבלת בשל הזמינות הנמוכה של איברים תורמים וסיבוכים מטיפול מדכא חיסון בעקבות ההליך 3,4. על פי נתונים שנאספו לאחרונה על ידי הרשת לרכש והשתלת איברים, רק 40%-46% מהחולים הבוגרים ברשימת ההמתנה להשתלת כבד מקבלים איבר, בעוד 12.3% מהחולים הללו מתים בזמן שהם ברשימת ההמתנה5. יתר על כן, רק 5% מכלל מחלות הכבד הנדירות יש טיפול שאושר על ידי ה- FDA6. ברור כי יש צורך קריטי בטיפולים חדשניים עבור IMDs של הכבד. עם זאת, נדרשים מודלים מתאימים למחלה כדי לפתח אפשרויות טיפוליות חדשות.
מידול מחלות אנושיות באמצעות מערכות in vitro ו - in vivo נותר מכשול לפיתוח טיפולים יעילים ולחקר הפתולוגיה של IMDs של הכבד. הפטוציטים מחולים עם מחלות כבד נדירות מאתגרים להשיג7. מודלים של בעלי חיים חיוניים לפיתוח הבנה של פתולוגיה של מחלות ולבדיקת אסטרטגיות טיפוליות. עם זאת, מכשול אחד הוא יצירת מודלים מעוברים הנושאים מוטציות קטלניות. לדוגמה, ניסיונות ליצור מודלים עכבריים של תסמונת אלג'יל (ALGS) עם עוברים המכילים מחיקות הומוזיגוטיות של רצף של 5 קילובייט ליד 5′-הקצה של הגן Jag1 הביאו למוות מוקדם של העוברים8. בנוסף, יצירת מודלים של עכברים על ידי עריכת גנים בתאי גזע עובריים יכולה להיות עתירת זמן ומשאבים9. לבסוף, מוטציות יופיעו מחוץ לרקמה הממוקדת, מה שיוביל למשתנים מבלבלים שעלולים לעכב את המחקר של המחלה9. עריכת גנים סומטיים תאפשר עריכה קלה יותר ברקמת הכבד ותעקוף את האתגרים הכרוכים ביצירת מודלים באמצעות תאי גזע עובריים.
אלקטרופורציה מאפשרת העברה של CRISPR-Cas9 ישירות לתוך הגרעין על ידי הפעלת זרמי מתח גבוה כדי לחדור לקרום התא ותואמת לסוגי תאים רבים, כולל אלה שאינם מתאימים לטכניקות טרנספקציה, כגון תאי גזע עובריים אנושיים, תאי גזע פלוריפוטנטיים ותאי עצב 10,11,12 . עם זאת, כדאיות נמוכה היא חיסרון פוטנציאלי של אלקטרופורציה; אופטימיזציה של ההליך יכולה להניב רמות גבוהות של מסירה תוך הגבלת רעילות13. מחקר שנערך לאחרונה מדגים את ההיתכנות של אלקטרופורציה של רכיבי CRISPR-Cas9 לעכברים ראשוניים ולהפטוציטים אנושיים כגישה יעילה ביותר14. אלקטרופורציה של Ex vivo בהפטוציטים יש פוטנציאל להיות מיושם כדי ליצור מודלים חדשים של עכברים עבור IMDs אנושיים של הכבד.
פרוטוקול זה מספק הליך מפורט שלב אחר שלב לבידוד הפטוציטים של עכברים מהכבד ולאחר מכן אלקטרופורציה של CRISPR-Cas9 כקומפלקסי RNP, המורכבים מחלבון Cas9 ו-RNA סינתטי חד-מנחה (sgRNA), או Cas9 mRNA בשילוב עם sgRNA כדי להשיג רמות גבוהות של עריכת גנים על המטרה. בנוסף, הפרוטוקול מספק שיטות לכימות היעילות, הכדאיות והפונקציונליות של עריכת גנים בעקבות אלקטרופורציה של CRISPR-Cas9 להפטוציטים של עכברים שזה עתה בודדו.