$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Het gebruik van de CRISPR/Cas9-technologie voor het bewerken van genen is snel geëvolueerd sinds de ontdekkingervan 1,2,3. Het vermogen om genen in cellijnen of bacteriën in te slaan of uit te schakelen is van onschatbare waarde voor het bevorderen van onderzoek en het begrip van intracellulaire mechanismen 1,2,3,4,5,6. Het CRISPR-Cas9-systeem verbetert eerdere methoden voor het bewerken van genen, zoals transcriptie-activator-achtige effectornuclease (TALEN), door de engineering van genspecificiteit te vereenvoudigen. Deze procedure omvat twee fundamentele componenten: gids-RNA (gRNA) dat wordt gebruikt om het beoogde gendoelwit te lokaliseren, en Cas9, een endonuclease dat de beoogde genoomlocatie wijzigt met een dubbelstrengs DNA-breuk 3,4. Het gRNA zal fungeren als een gids voor het Cas9-endonuclease om de dubbelstrengs breuk op de beoogde genetische sequentie te lokaliseren en te initiëren door middel van Watson-Crick-basenparing. Het volledige proces van genoombewerking door het CRISPR/Cas9-systeem omvat cellulaire machinerie die deze dubbelstrengs breuken in DNA herstelt door middel van niet-homologe eindverbinding (NHEJ) of homologe recombinatie 3,7. Het is waarschijnlijker dat NHEJ zal optreden, waardoor effectief een mutatie in het genoom ontstaat die resulteert in een verlies van expressie voor het doelgen 3,4.
Commerciële bronnen zijn in staat geweest om bibliotheken van gRNA-doelen te creëren die tot expressie kunnen worden gebracht door bacteriegroei en isolatie, wat hun gebruiksgemak aanzienlijk verbetert. De belangrijkste beperking van het CRISPR/Cas9-systeem is echter de moeilijkheid om het gRNA- en Cas9-complex in doelcellijnen af te leveren. Deze beperkingen doen zich voor in suspensiecellijnen, omdat ze over het algemeen worden aangeduid als moeilijk te transfecteren8. Typische transfectiemethoden zijn over het algemeen niet efficiënt in het afleveren van het CRISPR/Cas9-systeem in suspensiecellen, daarom zijn virale afgiftemethoden zoals lentivirale transfectie en transductie beter geschikt voor dit type cellijn 8,9.
Dit type van transfectie vereist een lentivirale vector die gRNA en Cas9 endonuclease samen met toegevoegde lentivirale verpakkingsplasmiden codeert, die in een cellijn worden getransfecteerd die in staat is om lentivirale deeltjes te vervaardigen. Een typisch gekozen cellijn voor dit proces is HEK293T cellen, omdat ze gemakkelijker te transfecteren zijn en zeer efficiënt werken bij de assemblage van gRNA en Cas9 9,10. Deze deeltjes worden vervolgens vrijgegeven als lentivirussen in de supernatant, die kan worden gebruikt om het gRNA en Cas9 te transduceren in de beoogde suspensiecellijn, zoals U937 menselijke monocyten. Als zodanig heeft de hier beschreven procedure de volgende wijzigingen in vergelijking met gevestigde methoden: (1) Alternatieve transfectiemethode voor moeilijk te transfecteren cellijnen; (2) Het is niet nodig om CRISPR-plasmide-DNA te concentreren of een ultracentrifuge te gebruiken; en (3) Het elimineert de noodzaak van het klonen van één cel.
De directe focus van dit artikel was het uitschakelen van het RIP1-gen in menselijke monocyten van U937. De canonieke vorm van de zeer inflammatoire celdoodroute necroptose wordt gecontroleerd door RIP1, dat dient als een cruciaal doelwit voor celdoodstudies. 11,12,13,14 Naarmate RIP1 actief wordt door autofosforylering, rekruteert en veroorzaakt het directe fosforylering en activering van receptor-interagerende serine/threonine-proteïnekinase 3 (RIPK3/RIP3) en gemengde afstammingskinase domeinachtig (MLKL) pseudokinase om het necrosoom te vormen. Na deze vorming kan het necrosoom vrij door de cel bewegen om te interageren met organellen zoals de mitochondriën12,13. In de mitochondriën versterkt RIP1 een positieve feedbacklus met cellulair metabolisme, wat een directe invloed heeft op de productie van mitochondriale ROS, wat op zijn beurt verdere autofosforylering van RIP1, necrosoomvorming en de stroomafwaartse uitvoering van necroptose 11,12,13,14 bevordert.
Hoewel de focus van de huidige onderzoeksgroep ligt op de rol van RIP1 bij celdood, zijn andere redenen om RIP1 te bestuderen de rol ervan bij ontsteking en infectie. Bij activering door doodreceptoren zoals TNF-receptoren, bevordert RIP1 de activering van de NF-KB-signaleringsroute, die de transcriptie van pro-inflammatoire cytokines, chemokinen en andere moleculen die essentieel zijn voor de rekrutering van immuuncellen en de versterking van de ontstekingsreactieactiveert 15. Naast NF-KB-activering kan RIPK1 ook MAPK-signaleringsroutes activeren, waardoor de ontsteking verder wordt versterkt15,16. Wat betreft zijn rol bij reacties op infectie, fungeert RIP1 als een cruciale mediator van de ontstekingsreactie van de gastheer, met name als reactie op pathogeen-geassocieerde moleculaire patronen (PAMP's) die worden herkend door patroonherkenningsreceptoren (PRR's) zoals Toll-like receptoren (TLR's)17. Bovendien wordt RIP1 tijdens sepsis geactiveerd door signalering via doodsreceptoren zoals de TNF-receptor, wat leidt tot het initiëren van pro-inflammatoire cascades. RIPK1 bemiddelt de activering van de NF-KB- en MAPK-routes en bevordert de productie van pro-inflammatoire cytokines zoals TNF-α, IL-1β en IL-6, die belangrijke aanjagers zijn van de systemische ontstekingsreactie die kenmerkend is voor sepsis18.