Mysie embrionalne komórki macierzyste (ESC) są pluripotencjalne, pozostają niezróżnicowane i samoodnawiają się w obecności cytokinowego czynnika hamującego białaczkę (LIF)1. Po odstawieniu LIF spontanicznie różnicują się w trójwymiarowe (3D) struktury zwane ciałami embrionalnymi (EBs)2. Architektura 3D pozwala na rozwój trzech listków zarodkowych: ektodermy, endodermy i mezodermy, które następnie dają początek dojrzałym typom tkanek3. ESC są wyjątkowym modelem do wyjaśniania molekularnych mechanizmów różnicowania komórkowego, w szczególności do badania rozwoju wczesnych hematopoetycznych komórek progenitorowych (HPC)4.
Ekspresja genów w ESC może być manipulowana za pomocą kilku technik, które pozwalają na określenie roli poszczególnych cząsteczek w rozwoju. Jedną z najczęstszych technik jest wykorzystanie rekombinacji homologicznej do wygenerowania linii ESC, które nie mają genu zainteresowania5,6. Istnieje również wiele technik, które zostały wykorzystane do nadekspresji genów. Pierwszą techniką zastosowaną do modyfikacji ekspresji genów w ESC było zakażenie ich rekombinowanymi retrowirusami7,8. Interesujący nas gen jest jednak często wyciszany, ponieważ ESC różnicują się w komórki progenitorowe i dojrzałe. Zastosowanie lentiwirusów okazało się skuteczne w ograniczaniu wyciszania genów ulegających ekspresji wirusa9. Inne wektory wirusowe wykorzystywane do nadekspresji obejmują adenowirusa i wirusa związanego z adenowirusem10. Ponadto standardowe techniki transfekcji w celu stabilnego wprowadzania plazmidów ekspresyjnych są szeroko stosowane do ekspresji transgenu ESC11. Jedną z trudności związanych z tymi systemami jest to, że często ekspresja określonego genu ma różne skutki w zależności od jego czasowej ekspresji. Na przykład białko Smad1 wpływa w różny sposób na rozwój komórek krwiotwórczych na różnych etapach rozwoju EB12,13.
Ten problem można obejść poprzez generowanie ESC, które indukcyjnie wyrażają interesujący nas gen. Najpowszechniejszy system indukowalnej ekspresji transgenów w ESC wykorzystuje operon oporności na tetracykliny z E. Coli (Escherichia coli). Opracowano kilka różnych systemów tetracyklinowych. Jedna z bardziej popularnych strategii została opracowana przez Kybę i współpracowników14. Stworzyli linię ESC (Ainv15), która ma gen odwrotnej transaktywatora tetracykliny wprowadzony do konstytutywnie aktywnego locus ROSA26. Element odpowiedzi tetracykliny (TRE), dalsze miejsce LoxP (locus X-over P1 z bakteriofaga P1) i kasetę neomycyny bez promotora wprowadzono do locus HPRT (fosforybozylotransferaza hipoksantynowo-guaninowa) na chromosomie X. Stosując podejście rekombinacji CRE, gen będący przedmiotem zainteresowania wraz z promotorem eukariotycznym w celu kierowania ekspresją genu oporności na neomycynę można wprowadzić do miejsca LoxP. Prawidłowo ukierunkowane ESC są izolowane przez selekcję G418. Te ukierunkowane klony muszą następnie zostać przetestowane pod kątem indukowanej doksycykliną (lub tetracykliną) ekspresji transgenu. To podejście z powodzeniem wygenerowało linie ESC, które indukcyjnie wyrażają HoxB4, Stat5, SCL i Smad714-17. Jednak generowanie tych indukowalnych linii komórkowych jest czasochłonne. Opisano tutaj metodę dezagregacji ciał embrionalnych pochodzących z ESC (EB) na zawiesiny pojedynczych komórek, retrowirusowego zakażenia zawiesin komórkowych w różnych dniach rozwoju, a następnie reformowania EB przez zawieszenie kropli. Dalsze różnicowanie jest później oceniane za pomocą cytometrii przepływowej. W artykule przedstawiono przykład, w jaki sposób ekspresja miRNA w komórkach pochodzących z EB wpływa na różnicowanie układu krwiotwórczego. Metoda ta jest przydatna do badania roli genów po wyprowadzeniu określonej tkanki listka rozrodczego.