$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Аутоиммунные заболевания относятся к состояниям, при которых иммунная система пациента атакует собственные клетки и органы, что приводит к хроническому воспалению и повреждению тканей. На сегодняшний день описано около 100 различных типов аутоиммунных заболеваний, поражающих 3-5% человеческой популяции1. Многие аутоиммунные заболевания, включая системную красную волчанку и ВЗК, не имеют эффективного лечения и представляют собой значительные неудовлетворенные медицинские потребности. В настоящее время ВЗК поражает около 1,5 миллиона человек только в США и является разрушительным заболеванием, характеризующимся прогрессирующим, стойким и рецидивирующим воспалением кишечника, которое не имеет доступного лечения. Разгадка основного патогенеза и патофизиологии необходима для разработки новых стратегий лечения и профилактики, которые требуются пациентам с ВЗК 2,3.
Более 230 различных локусов ВЗК были идентифицированы с помощью полногеномного ассоциативного анализа (GWAS)4. Несмотря на то, что эти ассоциации позволили выявить новые гены, которые потенциально играют важную роль в ключевых механизмах и путях ВЗК, было изучено лишь несколько генов из этих локусов. Некоторые гены были вовлечены в определенные пути. Например, чувствительный к микробам путь был связан с нуклеотид-связывающим белком 2, содержащим домен олигомеризации 2 (NOD2); путь аутофагии был связан с аутофагией, связанным с 16 как 1 (ATG16L1), иммунитет-ассоциированным семейством GTPase M (IRGM) и членом семейства 9 домена рекрутирования каспазы (CARD9); и провоспалительный путь был связан с интерлейкиновыми (IL)-23-управляемыми Т-клеточнымиответами 4. Различные мышиные модели in vivo были использованы для функциональной характеристики генов, идентифицированных с помощью GWAS 5,6.
Одной из ключевых моделей, используемых для изучения патогенеза 7,8 ВЗК, является CD40-модель колита, которая индуцирует врожденное иммунное воспаление кишечника после инъекции агонистического антитела CD40 иммунодефицитным (Т- и В-клеточным) мышам. В первую очередь используется для изучения вклада врожденного иммунитета в развитие ВЗК, в основном макрофагов и дендритных клеток9, поэтому неясно, может ли заболевание быть индуцировано у полностью иммунокомпетентных мышей дикого типа (WT). В дополнение к животным моделям, для функциональной характеристики гена также требуются геноспецифические инструменты, включая химические соединения и биологические препараты. Что еще более важно, генетически модифицированные животные играют важную роль в раскрытии функции конкретного гена. Тем не менее, стратегии, обычно используемые для инъекции и разведения генетически модифицированных эмбрионов мышей, часто занимают более года и влекут за собой значительные финансовые затраты. Этот процесс ограничения скорости представляет собой значительную проблему в стремлении выяснить функции генов, связанных с ВЗК, идентифицированных GWAS.
Представленный здесь протокол представляет собой жизнеспособную альтернативу разведению генетически модифицированных мышей. Во-первых, как показано на рисунке 1 , из костного мозга мышей с нокином Cas9 (KI), несущих специфический аллель (CD45.2), выделяют линейно-отрицательные, положительные на антиген стволовых клеток, положительные на рецептор тирозинкиназы Kit (lineage-Sca1+c-Kit+ или LSK) из костного мозга мышей с нокином Cas9 (KI), чтобы обеспечить отслеживание иммунных клеток донора. Затем эти клетки подвергаются воздействию лентивирусов, несущих различные направляющие РНК (гРНК) и флуоресцентный маркер, фиолетово-возбуждаемый зеленый флуоресцентный белок (VexGFP), чтобы можно было отслеживать трансдуцированные клетки. Через два дня клетки VexGFP+ сортируют и вводят облученным мышам-реципиентам Ly5.1 Pep Boy, которые представляют собой мышей C57Bl/6, несущих аллель CD45.1, позволяющий отслеживать иммунные клетки реципиента. Двенадцать недель спустя иммунная система полностью восстанавливается, и мышей можно регистрировать в моделях in vivo.
В дополнение к экономии средств и более быстрому производству по сравнению с генерированием и разведением генетически модифицированных животных, эта методология идеально подходит для мишеней, которые являются эмбрионально летальными, поскольку она специально нацелена на гемопоэтический компартмент. Кроме того, для мишеней, для которых нет доступных инструментов, таких как антитела, эта система обеспечивает осуществимый подход. Таким образом, для решения описанных до сих пор проблем была разработана платформа для редактирования генома in vivo на основе CRISPR/Cas9 для быстрого создания генетически модифицированных моделей животных 10,11,12,13,14. Это исследование демонстрирует, что воспаление кишечника у мышей WT C57Bl/6 может быть вызвано агонистическим антителом CD40. CD40 является ключевым регулятором заболевания в этой модели и поэтому был использован в качестве модельной мишени для валидации нокаута и потери функции гена на основе CRISPR/Cas9.