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As doenças autoimunes referem-se a condições nas quais o sistema imunológico de um paciente ataca suas próprias células e órgãos, resultando em inflamação crônica e danos aos tecidos. Quase 100 tipos diferentes de doenças autoimunes foram descritos até o momento, afetando 3-5% da população humana1. Muitas das condições autoimunes, incluindo lúpus eritematoso sistêmico e DII, carecem de tratamentos eficazes e apresentam necessidades médicas significativas não atendidas. Atualmente afetando cerca de 1,5 milhão de pessoas apenas nos EUA, a DII é uma doença devastadora marcada por inflamação intestinal progressiva, persistente e recidivante, sem cura disponível. Desvendar a patogênese e a fisiopatologia subjacentes é necessário para fornecer as novas estratégias de tratamento e prevenção que os pacientes com DII exigem 2,3.
Mais de 230 loci diferentes de DII foram identificados por meio de análises de associação genômica ampla (GWAS)4. Embora essas associações tenham elucidado novos genes que são potencialmente importantes nos principais mecanismos e vias da DII, apenas alguns genes desses loci foram estudados. Alguns genes foram implicados em vias específicas. Por exemplo, a via de detecção de micróbios tem sido associada à proteína 2 contendo domínio de oligomerização de ligação a nucleotídeos (NOD2); a via da autofagia tem sido associada à autofagia relacionada à 16 como 1 (ATG16L1), GTPase família M relacionada à imunidade (IRGM) e membro da família do domínio de recrutamento de caspase 9 (CARD9); e a via pró-inflamatória tem sido associada a respostas de células T impulsionadas por interleucina (IL)-234. Vários modelos de camundongos in vivo foram usados para caracterizar funcionalmente genes identificados por meio de GWAS 5,6.
Um dos principais modelos usados para estudar a patogênese da DII 7,8 é o modelo CD40 de colite, que induz inflamação intestinal imune inata após a injeção de um anticorpo agonístico CD40 em camundongos imunodeficientes (células T e B). Usado principalmente para examinar a contribuição da imunidade inata para o desenvolvimento da DII, principalmente macrófagos e células dendríticas9, não está claro se a doença pode ser induzida em camundongos do tipo selvagem (WT) totalmente imunocompetentes. Além dos modelos animais, ferramentas específicas de genes também são necessárias para a caracterização funcional de um gene, incluindo compostos químicos e biológicos. Mais importante, os animais geneticamente modificados são essenciais para revelar a função de um gene específico. No entanto, as estratégias normalmente usadas para fazer injeção e reprodução de embriões de camundongos geneticamente modificados geralmente levam mais de um ano e incorrem em um custo financeiro significativo. Esse processo de limitação de taxa apresenta um desafio significativo na busca para elucidar as funções dos genes relacionados à DII identificados pelo GWAS.
O protocolo aqui apresentado fornece uma alternativa viável à criação de camundongos geneticamente modificados. Primeiro, conforme mostrado no esquema da Figura 1 , as células de linhagem negativa, positivas para antígeno de células-tronco 1, positivas para receptor de tirosina quinase Kit (linhagem-Sca1 + c-Kit + ou LSK) são isoladas da medula óssea de camundongos Cas9 knockin (KI) portadores de um alelo específico (CD45.2) para permitir o rastreamento de células imunes do doador. Em seguida, essas células são expostas a lentivírus com diferentes RNAs guia (gRNAs) e um marcador fluorescente, proteína fluorescente verde excitada por violeta (VexGFP), para permitir o rastreamento de células transduzidas. Dois dias depois, as células VexGFP+ são classificadas e injetadas em camundongos Pep Boy receptores letalmente irradiados, que são camundongos C57Bl/6 portadores do alelo CD45.1 para permitir o rastreamento de células imunes do receptor. Doze semanas depois, o sistema imunológico é totalmente reconstituído e os camundongos podem ser inscritos em modelos in vivo.
Além do benefício de economia de custos e tempo de geração mais rápido em comparação com a geração e criação de animais geneticamente modificados, essa metodologia é ideal para alvos embrionários letais, pois visa especificamente o compartimento hematopoiético. Além disso, para alvos onde não há ferramentas disponíveis, como um anticorpo, este sistema fornece uma abordagem viável. Em resumo, para enfrentar os desafios descritos até agora, uma plataforma de edição de genoma baseada em CRISPR/Cas9 in vivo foi desenvolvida para gerar rapidamente modelos animais geneticamente modificados 10,11,12,13,14. Este estudo demonstra que a inflamação intestinal em camundongos WT C57Bl / 6 pode ser induzida por um anticorpo agonístico CD40. O CD40 é um regulador chave da doença neste modelo e, portanto, foi usado como um alvo modelo para validar o nocaute baseado em CRISPR / Cas9 e a perda da função do gene.