$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Использование технологии редактирования генов CRISPR/Cas9 стремительно развивалось с момента ее открытия 1,2,3. Способность нокаутировать или нокаутировать гены в клеточных линиях или бактериях неоценима для дальнейших исследований и понимания внутриклеточных механизмов 1,2,3,4,5,6. Система CRISPR-Cas9 улучшает предыдущие методы редактирования генов, такие как активатор-эффекторная нуклеаза транскрипции (TALEN), упрощая инженерию генной специфичности. Эта процедура включает в себя два фундаментальных компонента: направляющую РНК (гРНК), используемую для определения местоположения предполагаемой генной мишени, и Cas9, которая представляет собой эндонуклеазу, которая изменяет предполагаемое местоположение генома с помощью двухцепочечного разрыва ДНК 3,4. ГРНК будет действовать как проводник для эндонуклеазы Cas9, чтобы найти и инициировать двухцепочечный разрыв в предполагаемой генетической последовательности посредством спаривания оснований Уотсона-Крика. Полный процесс редактирования генома с помощью системы CRISPR/Cas9 включает в себя клеточный механизм, восстанавливающий эти двухцепочечные разрывы в ДНК посредством негомологичного соединения концов (NHEJ) или гомологичной рекомбинации 3,7. Более вероятно, что произойдет NHEJ, что приведет к изменению в геноме, что приведет к потере экспрессии целевого гена 3,4.
Коммерческие источники смогли создать библиотеки мишеней гРНК, которые могут экспрессироваться посредством роста и выделения бактерий, что значительно повышает удобство их использования. Однако основным ограничением системы CRISPR/Cas9 является сложность доставки комплекса гРНК и Cas9 в целевые клеточные линии. Эти ограничения возникают в суспензионных клеточных линиях, поскольку их обычно называют труднотрансфективными8. Типичные методы трансфекции, как правило, не эффективны в доставке системы CRISPR/Cas9 в суспензионные клетки, поэтому методы доставки вирусов, такие как лентивирусная трансфекция и трансдукция, лучше подходят для этого типа клеточной линии 8,9.
Для этого типа трансфекции требуется лентивирусный вектор, который кодирует гРНК и эндонуклеазу Cas9 вместе с добавлением лентивирусных упаковочных плазмид, которые трансфицируются в клеточную линию, способную производить лентивирусные частицы. Обычно для этого процесса выбирают клеточную линию HEK293T клеток, так как они легче поддаются трансфекции и очень эффективно работают при сборке гРНК и Cas9 9,10. Затем эти частицы высвобождаются в виде лентивирусов в надосадочную жидкость, которая может быть использована для трансдукции гРНК и Cas9 в предполагаемую суспензию клеточной линии, такую как моноциты человека U937. Таким образом, описанная здесь процедура имеет следующие изменения по сравнению с установленными методами: (1) Альтернативный метод трансфекции для труднотрансфицируемых клеточных линий; (2) Нет необходимости концентрировать плазмидную ДНК CRISPR или использовать ультрацентрифугу; и (3) устраняет необходимость в клонировании одиночных клеток.
Непосредственной целью данной статьи было нокаут гена RIP1 в моноцитах человека U937. Каноническая форма высоковоспалительного некроптоза пути клеточной смерти контролируется RIP1, который служит ключевой мишенью для исследований клеточной смерти. 11,12,13,14 По мере того, как RIP1 становится активным посредством аутофосфорилирования, он затем рекрутирует и вызывает прямое фосфорилирование и активацию рецептор-взаимодействующей серин/треонин-протеинкиназы 3 (RIPK3/RIP3) и псевдокиназы смешанной линейной киназы (MLKL) для образования некросомы. После этого образования некросома может свободно перемещаться по всей клетке, взаимодействуя с органеллами, такими как митохондрии12,13. В митохондриях RIP1 потенцирует петлю положительной обратной связи с клеточным метаболизмом, непосредственно влияя на производство митохондриальных АФК, что, в свою очередь, способствует дальнейшему аутофосфорилированию RIP1, образованию некросом и последующему выполнению некроптоза 11,12,13,14.
В то время как в центре внимания нынешней исследовательской группы находится роль RIP1 в гибели клеток, другие причины для изучения RIP1 включают его роль в воспалении и инфекции. После активации рецепторами смерти, такими как рецепторы TNF, RIP1 способствует активации сигнального пути NF-kB, который запускает транскрипцию провоспалительных цитокинов, хемокинов и других молекул, необходимых для рекрутирования иммунных клеток и усиления воспалительнойреакции. В дополнение к активации NF-κB, RIPK1 также может задействовать сигнальные пути MAPK, еще больше усиливая воспаление15,16. Что касается его роли в ответе на инфекцию, RIP1 действует как ключевой медиатор воспалительной реакции хозяина, особенно в ответ на патоген-ассоциированные молекулярные паттерны (PAMP), распознаваемые рецепторами распознавания образов (PRR), такими как Toll-подобные рецепторы (TLR)17. Более того, во время сепсиса RIP1 активируется путем передачи сигналов через рецепторы смерти, такие как рецептор TNF, что приводит к инициированию провоспалительных каскадов. RIPK1 опосредует активацию путей NF-κB и MAPK, способствуя выработке провоспалительных цитокинов, таких как TNF-α, IL-1β и IL-6, которые являются ключевыми факторами системной воспалительной реакции, характерной для сепсиса18.