Compreender a base genética das doenças é fundamental para identificar os mecanismos moleculares subjacentes à sua etiologia e patogênese. Um passo fundamental nesta pesquisa é o desenvolvimento de modelos animais com nocautes genéticos direcionados que simulam doenças humanas. Os camundongos são particularmente valiosos para esses estudos devido à sua semelhança genômica geral com os humanos, tamanho pequeno, vida útil curta e alta fertilidade. Os modelos de camundongos são importantes tanto para a pesquisa básica quanto para os testes pré-clínicos1.
Para criar um camundongo nocaute usando o sistema CRISPR-Cas9, os pesquisadores normalmente injetam um complexo de RNA guia e nuclease Cas9 em um zigoto, causando uma quebra de fita dupla no DNA alvo e, assim, ativando o sistema de reparo da célula para causar uma mutação no local da quebra 1,2. A microinjeção em zigotos continua sendo o padrão-ouro para esse fim. No entanto, esse método requer várias etapas: isolar embriões de fêmeas doadoras, realizar microinjeções de construções genéticas em zigotos e transferi-los cirurgicamente para os ovidutos de fêmeas pseudo-grávidas. Como resultado, é necessário manter um grande número de animais, incluindo fêmeas doadoras, machos vasectomizados e fêmeas pseudo-grávidas. Além disso, o isolamento de zigotos requer a eutanásia de fêmeas doadoras. Portanto, protocolos que minimizem o uso de animais são preferíveis, em consonância com os princípios dos 3Rs (Substituição, Redução, Refinamento)3.
Os avanços na tecnologia de eletroporação, como o uso do sistema Nepa21, oferecem uma oportunidade única de gerar camundongos nocaute genético direcionados em uma única etapa usando uma técnica conhecida como edição aprimorada do genoma via entrega de ácidos nucléicos ovidutais (I-GONAD) 4 . O Super Electroporator NEPA21 Tipo II emprega um sistema de eletroporação multipulso de 4 etapas, garantindo alta eficiência de eletroporação, mantendo alta viabilidade embrionária. O I-GONAD envolve a microinjeção de componentes CRISPR-Cas (proteína Cas9 (500-600 ng/μl) e RNA guia (80-100 ng/μl)) nos ovidutos de camundongos prenhes 0,7 dias após a concepção, seguida de eletroporação in vivo para entregar esses componentes diretamente aos zigotos5. Após o procedimento I-GONAD, a rata grávida dá à luz filhotes com o nocaute do gene alvo 6,7,8. A eficácia desse método varia de acordo com o alvo desejado, mas é comparável às técnicas padrão baseadas em microinjeção (cerca de 50%)9,10. Além disso, o I-GONAD pode ser adaptado para edição do genoma em outras espécies.
Este artigo apresenta um protocolo passo a passo para implementar o método I-GONAD para gerar camundongos knockout. Como exemplo, sua eficácia foi demonstrada visando o locus do genoma ROSA26 no cromossomo 6 de camundongo. Esse locus foi selecionado por sofrer transcrição constitutiva sem tradução posterior. Portanto, é improvável que a introdução de uma mutação neste locus tenha um efeito negativo na saúde dos filhotes resultantes.