Karaciğerin IMD'leri, toksik metabolitlerin birikmesine yol açan metabolizmada rol oynayan çok önemli bir hepatik enzimin eksikliği ile karakterize genetik bozukluklardır. Tedavi olmadan, karaciğerin IMD'leri organ yetmezliği veya erken ölümle sonuçlanır 1,2. Karaciğer IMD'leri olan hastalar için tek küratif seçenek, donör organların düşük mevcudiyeti ve prosedürü takiben immünsüpresif tedaviden kaynaklanan komplikasyonlar nedeniyle sınırlı olan ortopik karaciğer transplantasyonudur 3,4. Organ Tedarik ve Transplantasyon Ağı tarafından toplanan son verilere göre, karaciğer nakli bekleme listesindeki yetişkin hastaların sadece% 40-46'sı bir organ alırken, bu hastaların% 12.3'ü bekleme listesindeyken ölmektedir5. Ayrıca, tüm nadir karaciğer hastalıklarının sadece% 5'inde FDA onaylı bir tedavivardır 6. Karaciğerin IMD'leri için yeni tedavilere kritik bir ihtiyaç olduğu açıktır. Bununla birlikte, yeni tedavi seçenekleri geliştirmek için uygun hastalık modelleri gereklidir.
İn vitro ve in vivo sistemleri kullanarak insan hastalıklarının modellenmesi, etkili tedavilerin geliştirilmesi ve karaciğerin IMD'lerinin patolojisinin incelenmesi için bir engel olmaya devam etmektedir. Nadir karaciğer hastalığı olan hastalardan hepatositlerin elde edilmesi zordur7. Hayvan modelleri, hastalık patolojisi hakkında bir anlayış geliştirmek ve terapötik stratejileri test etmek için çok önemlidir. Bununla birlikte, bir engel, ölümcül mutasyonlar taşıyan embriyolardan modeller üretmektir. Örneğin, Jag1 geninin 5′ ucuna yakın 5 kb'lik bir dizinin homozigot delesyonlarını içeren embriyolarla Alagille Sendromu'nun (ALGS) fare modellerini oluşturma girişimleri, embriyoların erken ölümüyle sonuçlandı8. Ek olarak, embriyonik kök hücrelerde gen düzenleme ile fare modelleri oluşturmak zaman ve kaynak yoğunolabilir 9. Son olarak, mutasyonlar hedeflenen dokunun dışında ortaya çıkacak ve hastalığın incelenmesini engelleyebilecek kafa karıştırıcı değişkenlere yol açacaktır9. Somatik gen düzenleme, karaciğer dokusunda daha kolay düzenlemeye izin verir ve embriyonik kök hücreleri kullanarak modeller üretmekle ilgili zorlukları atlar.
Elektroporasyon, hücre zarını geçirgenleştirmek için yüksek voltajlı akımlar uygulayarak CRISPR-Cas9'un doğrudan çekirdeğe verilmesini sağlar ve insan embriyonik kök hücreleri, pluripotent kök hücreler ve nöronlar gibi transfeksiyon tekniklerine aykırı olanlar da dahil olmak üzere birçok hücre tipiyle uyumludur10,11,12 . Bununla birlikte, düşük canlılık, elektroporasyonun potansiyel bir dezavantajıdır; prosedürün optimize edilmesi, toksisiteyi sınırlarken yüksek düzeyde doğum sağlayabilir13. Yakın zamanda yapılan bir çalışma, CRISPR-Cas9 bileşenlerinin birincil fare ve insan hepatositlerine elektroporasyonunun fizibilitesini oldukça verimli bir yaklaşım olarak göstermektedir14. Hepatositlerde Ex vivo elektroporasyon, karaciğerin insan IMD'leri için yeni fare modelleri üretmek için uygulanma potansiyeline sahiptir.
Bu protokol, fare hepatositlerini karaciğerden izole etmek ve daha sonra Cas9 proteini ve sentetik tek kılavuzlu RNA'dan (sgRNA) oluşan RNP kompleksleri olarak CRISPR-Cas9'u elektroporize etmek için ayrıntılı bir adım adım prosedür sağlar veya Cas9 mRNA, yüksek düzeyde hedef gen düzenlemesi elde etmek için sgRNA ile birleştirilmiştir. Ek olarak, protokol, CRISPR-Cas9'un yeni izole edilmiş fare hepatositlerine elektroporasyonunu takiben gen düzenleme verimliliğini, canlılığını ve işlevselliğini ölçmek için yöntemler sağlar.