Il fegato è un organo vitale che metabolizza i nutrienti e le sostanze chimiche, ma è anche sotto costante esposizione a insulti citotossici e cancerogeni. Mentre il fegato adulto è in grado di ricrescere dopo una lesione, il suo potere rigenerativo è gravemente ostacolato all'età di1 anno. Ad oggi, l'unica opzione terapeutica per i pazienti con malattie epatiche croniche allo stadio terminale o danno epatico acuto massiccio è il trapianto di fegato, che pone molte sfide di per sé2. Per comprendere meglio la fisiopatologia molecolare del fegato interrogando le funzioni dei geni di interesse, sono state sviluppate manipolazioni genetiche per applicazioni in vivo , tra cui il knockdown mediato da RNAi e la delezione mirata da parte di una ricombinasi Cre in presenza di siti loxP3. La cassetta di cre-espressione e il costrutto di shRNA possono essere veicolati da veicoli virali.
Il sierotipo 8 del virus adeno-associato (AAV8) è un robusto vettore per la consegna genica a tipi di tessuto selettivi (ad es. fegato, muscolo scheletrico, cuore, cervello e pancreas) con elevata efficienza e bassa risposta infiammatoria 4,5. Per colpire gli organi interni del corpo, l'AAV8 viene comunemente introdotto mediante iniezione della vena caudale, in cui le particelle virali viaggiano prima attraverso il polmone prima di raggiungere la circolazione sistemica. Al contrario, l'iniezione della vena porta consente loro di raggiungere il fegato prima di circolare attraverso il polmone, una potenziale fonte di sequestro e diluizione. Tuttavia, l'iniezione della vena porta è tecnicamente impegnativa e spesso complicata da sanguinamento indotto dall'operazione e da un alto tasso di mortalità. Per ottenere un efficiente knockdown genico (KD) nel fegato, evitando il problema dell'elevata mortalità peri/postoperatoria, abbiamo testato un metodo di iniezione intrasplenica di AAV8 contenente un shRNA ingegnerizzato che ha come bersaglio la nucleostemina (NS) (AAV8-shNS1) e abbiamo confrontato la sua efficienza KD con quella di AAV8-shNS1 iniettato nella vena porta.
La NS è una proteina arricchita con cellule staminali/progenitrici scoperta prima nelle cellule staminali neurali e successivamente in diversi altri tipi di cellule staminali e tumori 6,7. L'importanza biologica della NS è dimostrata dal fenotipo letale embrionale precoce dei topi knockout per NS germinale (NSKO) in vivo 3,8 e dalla perturbazione dell'autorinnovamento in vitro 9,10 indotta da NSKD. Negli animali adulti, alti livelli di espressione di NS si trovano nel testicolo e in diversi tessuti sottoposti a rigenerazione, tra cui le cellule epiteliali pigmentate di tritone dedifferenzianti dopo lentectomia e le cellule muscolari dopo l'amputazione dell'arto11, così come i tessuti di mammifero rigeneranti, come i cardiomiociti di topo dopo danno cardiaco12 e gli epatociti dopo danno epatico (ad esempio, CCl 4) o resezione chirurgica (ad esempio, CCl4) o resezione chirurgica (ad esempio, epatectomia parziale)13,14. Inoltre, è stato dimostrato che le NS svolgono un ruolo importante nello sviluppo dei tumori mammari, epatici e orali 15,16,17. Meccanicisticamente, è stato dimostrato che la NS promuove l'auto-rinnovamento proteggendo il genoma replicante dai danni al DNA18,19. Tuttavia, a causa del fenotipo letale embrionale precoce della NSKO germinale, è necessario un metodo sperimentale per introdurre temporaneamente la NSKD dopo il completamento dello sviluppo tissutale per determinare ulteriormente le sue attività biologiche negli organi adulti.
In questo articolo, utilizziamo la NS come esempio calzante per illustrare la creazione e la sperimentazione di un metodo KD del gene epatico in vivo che è efficiente e ha una bassa mortalità indotta dalla procedura.