De lever is een vitaal orgaan dat voedingsstoffen en chemicaliën metaboliseert, maar wordt ook constant blootgesteld aan cytotoxische en kankerverwekkende beledigingen. Hoewel de volwassen lever in staat is om na een verwonding opnieuw te groeien, wordt het herstellende vermogen ernstig belemmerd opde leeftijd van 1 jaar. Tot op heden is levertransplantatie de enige therapeutische optie voor patiënten met chronische leverziekten in het eindstadium of massale acute leverschade, die op zichzelf al veel uitdagingen met zich meebrengt2. Om de moleculaire pathofysiologie van de lever beter te begrijpen door de functies van interessante genen te ondervragen, zijn genetische manipulaties ontwikkeld voor in vivo toepassing, waaronder RNAi-gemedieerde knockdown en gerichte deletie door een Cre-recombinase in aanwezigheid van loxP-sites3. Cre-expressie cassette en shRNA-constructie kunnen worden afgeleverd door virale vehikels.
Adeno-geassocieerd virus serotype 8 (AAV8) is een robuuste vector voor genafgifte aan selectieve weefseltypen (bijv. lever, skeletspieren, hart, hersenen en pancreas) met hoge efficiëntie en lage ontstekingsreactie 4,5. Om zich op inwendige lichaamsorganen te richten, wordt AAV8 vaak geïntroduceerd door injectie van de staartader, waarbij virale deeltjes eerst door de longen reizen voordat ze de systemische circulatie bereiken. Daarentegen zorgt injectie ervoor dat ze eerst de lever bereiken voordat ze door de longen circuleren, een potentiële bron van sekwestratie en verdunning. Injectie van poortaders is echter technisch uitdagend en wordt vaak gecompliceerd door door operaties veroorzaakte bloedingen en een hoog sterftecijfer. Om een efficiënte genknockdown (KD) in de lever te bereiken en tegelijkertijd het probleem van hoge peri-/postoperatieve mortaliteit te vermijden, hebben we een methode getest voor intrasplenische injectie van AAV8 met een gemanipuleerd shRNA gericht tegen nucleostemine (NS) (AAV8-shNS1) en vergeleken we de KD-efficiëntie met die van door poortader geïnjecteerde AAV8-shNS1.
NS is een met stam-/voorlopercellen verrijkt eiwit dat eerst werd ontdekt in neurale stamcellen en later in verschillende andere soorten stamcellen en kankers 6,7. Het biologische belang van NS wordt aangetoond door het vroege embryonale letale fenotype van kiembaan NS-knockout (NSKO) muizen in vivo 3,8 en door NSKD-geïnduceerde verstoring van zelfvernieuwing in vitro 9,10. Bij volwassen dieren worden hoge niveaus van NS-expressie aangetroffen in de testis en verschillende weefsels die regeneratie ondergaan, waaronder de dedifferentiërende salamander-gepigmenteerde epitheelcellen na lentectomie en spiercellen na amputatie van ledematen11, evenals regenererende zoogdierweefsels, zoals cardiomyocyten van muizen na hartletsel12 en hepatocyten na leverbeschadiging (bijv. CCl4) of chirurgische resectie (bijv. gedeeltelijke hepatectomie)13,14. Bovendien is aangetoond dat NS een belangrijke rol speelt bij de ontwikkeling van borst-, lever- en orale tumoren 15,16,17. Mechanistisch gezien is aangetoond dat NS zelfvernieuwing bevordert door het replicerende genoom te beschermen tegen DNA-schade18,19. Vanwege het vroege embryonale letale fenotype van kiembaan NSKO is echter een experimentele methode nodig om NSKD tijdelijk te introduceren na voltooiing van de weefselontwikkeling om de biologische activiteiten in volwassen organen verder te bepalen.
In dit artikel gebruiken we NS als voorbeeld om het opzetten en testen van een in vivo levergen KD-methode te illustreren die efficiënt is en een lage procedure-geïnduceerde mortaliteit heeft.