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Tumori sono malattie progressive contrassegnati da un accumulo di mutazioni patologiche, delezioni cromosomiche e guadagni nel corso del tempo. Queste anomalie genetiche possono influenzare molteplici processi cellulari che vanno dal ciclo cellulare, morte cellulare, metabolismo energetico e l'assemblaggio del citoscheletro sottolineare risposte come ipossia. Quindi, tumorigenesi riflette le azioni collettive di più aberrazioni genetiche attraverso una gamma di processi biologici. I recenti sforzi integrative genomiche di ricerca, tra cui intero sequenziamento del genoma, exome sequencing, sequenziamento mirato, sequenziamento profondo e gli studi di associazione sull'intero genoma, hanno identificato un numero crescente di nuove alterazioni genetiche in essenzialmente tutti i tipi di tumori 1-4. In molti casi, le lesioni genetiche presentano insieme in maniera non casuale 5-8, suggerendo loro cooperazione nella patogenesi della malattia. Analisi dei ruoli oncogeniche della vasta gamma di geni espressi aberrante derivanti fROM queste lesioni genomiche È necessario elaborare nuove strategie terapeutiche e di comprendere le risposte delle cellule tumorali a questi agenti, ma questo ha dimostrato di essere un compito arduo, che richiede molto robusti sistemi modello animale per lo svolgimento di high-throughput analisi genomica funzionale vivo.
Anche se i mammiferi, in particolare roditori, sono modelli favorite in biologia del cancro, il pesce zebra ha iniziato ad attirare una notevole attenzione. Il pesce zebra teleosteo (Dario rerio) è stata utilizzata come organismo modello per lo studio dello sviluppo dal 1960 ed è stata applicata la prima allo studio della patogenesi del tumore nel 1982 9-11. Facilità di manutenzione, di piccola dimensione del corpo, e l'alta fecondità rendono il zebrafish un modello robusto per schermi genetici a termine su larga scala per identificare le mutazioni che conferiscono fenotipi anormali e patologiche 10. La trasparenza ottica di embrioni di zebrafish è un altro elemento chiave a sostegno più ampio uso di questo modello di cancro, comepermette imaging in vivo ad essere condotti per individuare lo sviluppo del tumore in tempo reale 9, un'applicazione che è relativamente difficile nei roditori 12. Genomica comparativa recente analisi del genoma di riferimento zebrafish (Zv9) ha rivelato 26.206 geni codificanti proteine, il 71% ha ortologhi umani, di cui l'82% sono correlati con i geni associati alla malattia della linea mendeliana Inheritance in Man (OMIM) del database 13, 14. Di conseguenza, il pesce zebra è stato utilizzato per modellare diversi tipi di tumori umani, tra cui 8 neuroblastoma, cellule T leucemia linfoblastica acuta (T-ALL) 15,16, il melanoma 17,18, sarcoma di Ewing 19, rabdomiosarcoma 20,21, carcinoma pancreatico 22, 23 e carcinoma epatocellulare mieloide neoplasie 24,25, ed è stato selezionato come un modello di cancro per lo xenotrapianto studi 11,26.
A transgenico stabileapproccio in zebrafish è comunemente usato per studiare l'effetto di guadagno-di-funzione dei geni nello sviluppo normale o malattia patogenesi 27,28. Per sviluppare un tale modello (Figura 1A), si inietta un costrutto di DNA contenente il gene di interesse azionato da un promotore tessuto-specifico in una cellule wild-type embrioni. Tre o quattro mesi dopo l'iniezione, quando gli embrioni iniettati raggiungono la maturità sessuale, sono outcrossed con wild-type di pesce per lo screening per i più mostrano integrazione del DNA costruire nella loro linea germinale, che concede in licenza il pesce fondatore. Molti fattori, come il numero di copie e sito di integrazione del transgene, influenzano l'espressione del transgene in linee transgeniche stabili. Così, per sviluppare un modello di tumore transgenico, più linee transgeniche stabili sovraesprimono un singolo oncogene devono essere generati prima e screening per la linea esprimere il transgene ad un livello che potrebbe condurre a tumori indotti. Tuttavia, se la sovraespressione di un candidato oncogene è tossico per le cellule germinali, è difficile generare una linea transgenica stabile sovraespressione direttamente il transgene 29. Pertanto, questo approccio può richiedere molto tempo, con un elevato rischio di fallimento per generare un modello di cancro adatto.
Qui illustriamo una strategia alternativa basata su mosaico transgenesi transitoria (Figura 1B), che fornisce vantaggi unici rispetto transgenesi tradizionale stabile per lo studio di genomica funzionale in vivo. In questo approccio, una o più costrutti transgenici sono iniettati nello stadio unicellulare di transgenici o wild-type embrioni. I costrutti di DNA contenenti iniettate transgeni sono poi mosaically e casualmente integrati nel pesce iniettato primario, con conseguente genotipi misti in popolazioni di cellule più in singoli pesci 30. Inoltre, co-iniezione di DNA multiple costruisce in embrioni di una cellule porta alla co-integrazione nella stessa cella in siti casuali, permettendo di TRACe le cellule con l'espressione dei transgeni ed esplorare le interazioni dei diversi geni durante patogenesi della malattia negli animali mosaico 31. Come prova di principio, siamo transitoriamente sovraespresso ALK mutationally attivato (F1174L) con mCherry gene reporter nel sistema nervoso simpatico periferico (PSNS) sotto il controllo del idrossilasi beta dopamina (d βh) promotore wild-type di pesce e pesce transgenico sovraespressione MYCN. ALK, che codifica un recettore tirosina chinasi, è il gene più frequentemente mutato in neuroblastoma ad alto rischio 5-7,32,33. ALK (F1174L), come una delle mutazioni somatiche attivazione più frequenti e potenti, è sovra-rappresentata in MYCN- amplificato pazienti neuroblastoma ad alto rischio e con synergizes MYCN sovraespressione di accelerare neuroblastoma tumorigenesi sia nei topi transgenici stabili e transgenici modelli zebrafish 8,34,35. By mosaicosovraespressione transiente di ALK (F1174L) con mCherry nel pesce transgenico MYCN, abbiamo ricapitolato l'accelerazione di insorgenza del tumore osservata nei pesci transgenici che sovraesprimono stabile sia ALK (F1174L) e MYCN, suggerendo che la strategia transgenesi mosaico può essere utilizzato per rapidamente ed efficacemente valutare i contributi relativi di più oncogeni nel tumore iniziazione in vivo.