$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
השימוש בטכנולוגיית עריכת הגנים CRISPR/Cas9 מתפתח במהירות מאז גילויה 1,2,3. היכולת לדפוק או להפיל גנים בתוך קווי תאים או חיידקים היא בעלת ערך רב להעברת מחקר והבנת מנגנונים תוך-תאיים 1,2,3,4,5,6. מערכת CRISPR-Cas9 משפרת את שיטות עריכת הגנים הקודמות, כגון נוקלאז אפקטור דמוי מפעיל שעתוק (TALEN), על ידי פישוט הנדסת הספציפיות של הגנים. הליך זה כולל שני מרכיבים בסיסיים: RNA מנחה (gRNA) המשמש לאיתור יעד הגן המיועד, ו-Cas9, שהוא אנדונוקלאז המשנה את מיקום הגנום המיועד עם שבירת DNA דו-גדילית 3,4. ה-gRNA ישמש כמדריך לאנדונוקלאז Cas9 לאתר וליזום את השבירה הדו-גדילית ברצף הגנטי המיועד באמצעות זיווג בסיסי ווטסון-קריק. התהליך המלא של עריכת הגנום על ידי מערכת CRISPR/Cas9 כולל מכונות תאיות המתקנות את השברים הדו-גדיליים הללו ב-DNA באמצעות חיבור קצה לא הומולוגי (NHEJ) או רקומבינציה הומולוגית 3,7. סביר יותר ש-NHEJ יתרחש, ולמעשה ייצור מוטציה בגנום שתביא לאובדן ביטוי לגן המטרה 3,4.
מקורות מסחריים הצליחו ליצור ספריות של מטרות gRNA שניתן לבטא באמצעות גידול ובידוד חיידקים, מה שמשפר משמעותית את קלות השימוש בהם. עם זאת, המגבלה העיקרית של מערכת CRISPR/Cas9 היא הקושי להעביר את קומפלקס ה-gRNA וה-Cas9 לשורות תאי המטרה. מגבלות אלו מתעוררות בקווי תאי השעיה, מכיוון שהם מכונים בדרך כללקשים להעברה 8. שיטות טרנספקציה טיפוסיות אינן יעילות בדרך כלל בהעברת מערכת CRISPR/Cas9 לתאי תרחיף, וזו הסיבה ששיטות העברה ויראליות כמו טרנספקציה וטרנסדוקציה לנטי-ויראליות מתאימות יותר לסוג זה של קו תאים 8,9.
סוג זה של טרנספקציה דורש וקטור לנטי-ויראלי המקודד את ה-gRNA ואנדונוקלאז Cas9 יחד עם תוספת פלסמידים של אריזות לנטי-ויראליות, המועברות לקו תאים המסוגל לייצר חלקיקים לנטי-ויראליים. קו תאים שנבחר בדרך כלל לתהליך זה הוא תאים HEK293T, מכיוון שהם קלים יותר להעברה ועובדים ביעילות רבה בהרכבה של gRNA ו-Cas9 9,10. חלקיקים אלה משתחררים לאחר מכן כ-lentiviruses לתוך ה-supernatant, שניתן להשתמש בהם כדי להמיר את ה-gRNA ו-Cas9 לקו תאי ההשעיה המיועד, כגון מונוציטים אנושיים U937. ככזה, ההליך המתואר כאן כולל את השינויים הבאים בהשוואה לשיטות מבוססות: (1) שיטת טרנספקציה חלופית עבור קווי תאים קשים לטרנספט; (2) אין צורך לרכז DNA פלסמיד CRISPR או להשתמש באולטרה-צנטריפוגה; ו-(3) זה מבטל את הצורך בשיבוט תא בודד.
המוקד הישיר של מאמר זה היה להפיל את הגן RIP1 במונוציטים אנושיים U937. הצורה הקאנונית של נקרופטוזיס מסלול מוות תאי דלקתי מאוד נשלטת על ידי RIP1, המשמש כמטרה מרכזית למחקרי מוות תאי. 11,12,13,14 כאשר RIP1 הופך לפעיל באמצעות אוטופוספורילציה, הוא מגייס וגורם לזרחון ישיר והפעלה של סרין/תראונין-חלבון קינאז 3 (RIPK3/RIP3) ופסאודוקינאז דמוי תחום קינאז (MLKL) ליצירת הנקרוזום. בעקבות היווצרות זו, הנקרוזום חופשי לנוע ברחבי התא כדי לקיים אינטראקציה עם אברונים כמו המיטוכונדריה12,13. במיטוכונדריה, RIP1 מגביר לולאת משוב חיובית עם חילוף החומרים התאי, ומשפיע ישירות על ייצור ROS מיטוכונדריאלי, אשר בתורו מקדם אוטופוספורילציה נוספת של RIP1, היווצרות נמקוזומים וביצוע במורד הזרם של נקרופטוזיס 11,12,13,14.
בעוד שקבוצת המחקר הנוכחית מתמקדת בתפקידו של RIP1 במוות תאי, סיבות אחרות לחקור את RIP1 כוללות את תפקידיו בדלקת וזיהום. עם הפעלה על ידי קולטני מוות כגון קולטני TNF, RIP1 מקדם את הפעלת מסלול האיתות NF-κB, המפעיל שעתוק של ציטוקינים פרו-דלקתיים, כימוקינים ומולקולות אחרות החיוניות לגיוס תאי חיסון ולהגברת התגובה הדלקתית15. בנוסף להפעלת NF-κB, RIPK1 יכול גם להפעיל מסלולי איתות MAPK, מה שמגביר עוד יותר את הדלקת15,16. באשר לתפקידו בתגובות לזיהום, RIP1 פועל כמתווך מרכזי של התגובה הדלקתית של המארח, במיוחד בתגובה לדפוסים מולקולריים הקשורים לפתוגן (PAMPs) המזוהים על ידי קולטני זיהוי דפוסים (PRRs) כגון קולטנים דמויי אגרה (TLRs)17. יתר על כן, במהלך אלח דם, RIP1 מופעל על ידי איתות דרך קולטני מוות כגון קולטן TNF, מה שמוביל להתחלת מפלים פרו-דלקתיים. RIPK1 מתווך את הפעלת מסלולי NF-κB ו-MAPK, ומקדם ייצור של ציטוקינים פרו-דלקתיים כגון TNF-α, IL-1β ו-IL-6, שהם מניעי מפתח לתגובה הדלקתית המערכתית האופיינית לאלח דם18.