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Aqui vamos demonstrar uma metodologia altamente eficiente e acessível para selecionar e entregar através da injeção de cauda uma miRNA usando rAAV9 como um vetor viral para atingir o músculo esquelético e neurônios motores em camundongos. 14 em comparação com outras estratégias de RNAi, miRNAs são menos tóxicas e menos imunogênica. 18 além disso, seu pequeno tamanho torná-los bem adaptado à capacidade limitada de embalagens de vetores virais. 2 algoritmos computacionais e ferramentas de previsão permitem a identificação de alvos putativos miRNA-mRNA. Uma vez identificados, os efeitos de miRNA na expressão do gene alvo devem ser verificados. Uma abordagem comum é overexpress um determinado miRNA em vitro e detectar níveis de expressão da proteína alvo usando análise ocidental. 14 , 19
Diversos estudos utilizaram estratégias virais e não virais para a entrega de miRNAs. 13 aqui usamos vírus adeno-associado (AAV) como uma ferramenta de entrega do gene. Em comparação com outros vetores virais, AAV provoca baixa imunogenicidade, permite a transferência de genes a longo prazo, e tem um amplo espectro de tropismo em dividir e não dividir células. 18 este método de entrega também pode contornar a necessidade de modificação química que possa afetar a funcionalidade e a especificidade da molécula de RNA. Existem vários sorotipos de vírus adeno-associados, que são determinados principalmente pela composição das proteínas do capsídeo. Estes sorotipos diferem no seu tropismo e transduce diferentes tipos de células. É necessário selecionar o sorotipo correto quando se considera o tecido-alvo. Nós selecionamos rAAV9, devido a sua eficiência de transdução alta no sistema nervoso central e músculo esquelético após administração periférica19,20. Esta abordagem tem demonstrado maior eficácia de transdução em animais neonatais em comparação com animais adultos, provavelmente devido a diferenças na composição da matriz extracelular, relação do neurônio-para-glia e maturidade da barreira hemato-encefálica. 21 , 22
Um passo importante para este protocolo é o design do vetor de expressão. Comparado com bicistronic vetores, que são dificultados pela menor expressão do gene do segundo, em comparação com o primeiro gene ao lado o promotor, o vetor de promotor dual permite uma configuração consecutiva produzindo alta expressão da miRNA e EGFP, assim permitindo a localização da miRNA no tecido do mouse por imunofluorescência.
Injeção intravenosa de AAV9 resultou em alta eficiência e transdução homogénea no tecidos-alvo, músculo esquelético e os neurônios motores. Esta rota de injeção permite que a dose administrada alcançar a circulação sistêmica e atravessar a barreira de sangue do cérebro, que é importante para terapias alvo do sistema nervoso central. Além disso, é um método não-invasivo para entrega ao SNC. MiR-298 expressão aumentada na medula espinhal e muscular após 2-4 semanas, com uma única injeção periférica em 5 semanas de idade. Quando usando vetores AAV single-stranded do genoma, a síntese de novo da segunda cadeia de DNA pode contabilizar a transdução retardada. 23
Níveis de miR-298 humana foram indetectáveis em camundongos tratados 20 semanas após uma única administração, sugerindo que para doenças crônicas, múltiplas injeções podem ser necessárias para alcançar um benefício terapêutico. No entanto, miRNA degradação ao longo do tempo pode ser um fator limitante quando uma administração repetida ao longo da vida é necessária. Além disso, a imunidade adaptativa aos vetores AAV pode formar outra barreira para uma entrega bem sucedida gene. 24 assim geração de vetores AAV que são imunologicamente inerte é crucial para a administração repetida e alcançar efeitos a longo prazo com este sistema de entrega a promissora. 25
Uma limitação do uso de miRNA como uma estratégia terapêutica é o risco de efeitos fora do alvo. Os MiRNAs podem interagir através de emparelhamento base incomplementary com outras transcrições de gene, que representa um risco de segurança com esta abordagem. Melhorada a criação de sequências de RNAi, incluindo o uso de miRNAs não-canônicos, tais como mirtrons, que ignorar o complexo de microprocessador e extensos estudos de segurança e tolerabilidade a longo prazo são essenciais antes de traduzir esta estratégia em um cofre e terapia eficaz. 26 , 27 , 28
O método descrito aqui foi originalmente desenvolvido para superexpressão de miRNA, mas também pode ser utilizada para a terapia de inibição de miRNA usando antagomirs.