Ataksie rdzeniowo-móżdżkowe poliglutaminowe (poliQ SCA) to grupa sześciu autosomalnie dominujących zaburzeń neurodegeneracyjnych spowodowanych ekspansją powtórzeń trójnukleotydowych CAG w różnych genach przyczynowych, co prowadzi do toksycznych fragmentów poliglutaminowych (poliQ) w kodowanych białkach1. Wśród nich, najczęstszymi poliQ SCA są SCA3/choroba Machado-Joseph i SCA22. Zaburzenia te wpływają głównie na komórki neuronalne w określonych obszarach mózgu, w tym w móżdżku i pniu mózgu, a także w zwojsku i innych obszarach. W konsekwencji powodują postępującą niekoordynację ruchów, zaburzenia chodu, poważną neurodegenerację i przedwczesną śmierć3.
Opracowano wiele modeli zwierzęcych w celu badania poliQ SCA i testowania podejść terapeutycznych. Za pomocą myszy transgenicznych, linii knock-in i modeli myszy z warunkowym wyrażaniem genów, udało się wyjaśnić podstawy molekularne progresji choroby oraz zaangażowane ścieżki komórkowe4,5. Jednak generowanie nowego modelu zwierzęcego choroby jest czasochłonne i kosztowne, a często nie nadaje się do badań regionalnego zaangażowania mózgu w patogenezie choroby6.
Modele mysie oparte na wirusach lentywirusowych (LV) oferują alternatywę uzupełniającą dla konwencjonalnych modeli, o niższych kosztach i możliwością badania określonych obszarów mózgu7,8. Wektory lentiwirusów umożliwiają dostarczenie dużych transgenów (do 8 kb), prowadząc do szybkiej indukcji patologii w określonych obszarach mózgu bez konieczności modyfikacji linii komórkowych, i mogą być stosowane u zwierząt w różnym wieku. Bezpośrednie wstrzyknięcie wektorów lentiwirusowych do docelowego obszaru mózgu może osiągnąć regionowo-specyficzne wyrażanie genów patogennych lub terapeutycznych o niższej immunogeniczności w porównaniu z innymi wektorami wirusowymi4. Ponadto, postnatalne podanie umożliwia uniknięcie kompensacji rozwojowej w celu zbadania mechanizmów choroby w warunkach bardziej zbliżonych do ludzkiego początku9. Poziom wyrażania można regulować poprzez dostosowanie dawki wirusa, co pozwala na uzyskanie fenotypu o kontrolowanej ciężkości i ułatwia modelowanie postępującej progresji choroby. Dodatkowo, ta metoda umożliwia wybór specyficzności dla typu komórki, w zależności od wybranego promotora4,7.
Liczne badania wykazały praktyczność i przydatność modeli mysich opartych na LV w modelowaniu poliQ SCA10,11,12,13. My i inni naukowcy opracowali modele oparte na LV dla SCA111, SCA212, SCA311,12 oraz SCA714, stanowiące platformy dla szybkiego, regionowo-specyficznego wyrażania lub wyciszenia genów chorobowych przy jednoczesnym odtwarzaniu kluczowych aspektów neuropatologii.
Podsumowując, opisane tu podejście lentiwirusowe zapewnia wszechstronne i efektywne narzędzie do modelowania patogenezy poliQ SCA. Przez pokonanie niektórych z głównych wad obecnych modeli zwierzęcych, ta metoda przyspiesza badania koncepcyjne i zapewnia większą kontrolę nad początkiem, lokalizacją i ciężkością choroby - cechy, które czynią ją bardzo przydatną do przesiewowych badań terapeutycznych i badań mechanizmów molekularnych. W tym miejscu opisujemy metodę reproduktybilną w celu generowania i charakteryzacji zwojskowego modelu lentiwirusowego ataksji rdzeniowo-móżdżkowej poliglutaminowej, umożliwiającą szczegółową analizę wczesnych zdarzeń patogennych i ocenę kandydatów terapeutycznych.