Wetenschapper bij IMBA ontwikkelde een biobank van omkeerbare, mutante embryonale stamcellen, gepubliceerd in het huidige nummer van Natuur . Deze celbank – genaamd Haplobank – bevat meer dan 100, 000 gemuteerd, voorwaardelijke embryonale stamcellijnen van muizen, gericht op ongeveer 70 procent van het eiwitcoderende genoom.

Genetische screening heeft een revolutie teweeggebracht in ons begrip van biologische processen en ziektemechanismen. Recente technische vooruitgang heeft de beschikbare benaderingen voor het verstoren van de genfunctie in een celpopulatie voorafgaand aan screening verbreed, van chemische en insertiemutagenese tot RNA-interferentie, en, meest recent, CRISPR-gemedieerde genoombewerking. Echter, RNA-interferentie en CRISPR-gemedieerde gentargeting hebben vaak last van slechte efficiëntie en off-target effecten. In aanvulling, de meeste mutagenesebenaderingen zijn niet omkeerbaar - waardoor het moeilijk is om rigoureus te controleren op de frequente genetische en epigenetische verschillen tussen ogenschijnlijk identieke cellen. Deze problemen kunnen de reproduceerbaarheid verstoren, interpretatie en algemeen succes van genetische screening.

De afgelopen jaren zijn er grote zorgen ontstaan ​​over wetenschappelijke reproduceerbaarheid en nauwkeurigheid. Amgen en Bayer, evenals het Reproducibility Initiative, hebben veel spraakmakende kankeronderzoeken niet kunnen repliceren. Inderdaad, het is niet ongebruikelijk om verschillende resultaten te verkrijgen van experimenten met dezelfde cellijn in twee verschillende laboratoria. Deze inconsistenties kunnen om verschillende redenen ontstaan. Achteloos, niet-reproduceerbare resultaten verspillen geld, de geloofwaardigheid van wetenschap en wetenschappers schaden, en de voortgang vertragen of ongedaan maken, inclusief de ontwikkeling van effectieve therapieën.

Om deze problemen op te lossen, het Penninger-lab van het IMBA ontwikkelde een biobank van omkeerbare, mutante embryonale stamcellen. Deze celbank – genaamd Haplobank – bevat meer dan 100, 000 gemuteerd, voorwaardelijke embryonale stamcellijnen van muizen, gericht op ongeveer 70 procent van het eiwitcoderende genoom (bijna 17, 000 genen). "Haplobank is beschikbaar voor alle wetenschappers, en vertegenwoordigt de grootste bibliotheek ooit van hemizyoge mutante embryonale stamcellijnen tot nu toe. De bron overwint problemen die voortvloeien uit klonale variabiliteit, omdat mutaties kunnen worden gerepareerd in afzonderlijke cellen en op hele genoomschaal, " legt Ulrich Elling uit, eerste en corresponderende auteur van de huidige publicatie in Natuur .

Gastheer-pathogeen interacties en ontdekking van geneesmiddelen

Als een proof-of-principle, de auteurs voerden een genetisch onderzoek uit om factoren te ontdekken die nodig zijn voor infectie met rhinovirus - de oorzaak van verkoudheid. Ze ontdekten dat rhinovirus een voorheen onbekende gastheercelfactor nodig heeft, fosfolipase A2G16 (PLA2G16), cellen te doden. Verder, ze toonden aan dat een specifiek domein van PLA2G16 vereist is voor infectie en een aantrekkelijk doelwit voor geneesmiddelen kan zijn. interessant, Onlangs is ook aangetoond dat PLA2G16 noodzakelijk is voor een succesvolle infectie door verwante virussen, inclusief poliovirus.

Nieuwe genen voor de ontwikkeling van bloedvaten

In een ander proof-of-principle-scherm, de auteurs maakten gebruik van het pluripotente potentieel van embryonale stamcellen door ze te differentiëren in bloedvatorganoïden. De vorming van bloedvaten (angiogenese) is van cruciaal belang voor de ontwikkeling en voor het onderhoud van weefsel, evenals voor ziekten zoals kanker. De auteurs screenden kandidaat-angiogenese-genen die vertegenwoordigd waren in Haplobank, en ontdekte meerdere nieuwe factoren die de groei van bloedvaten in organoïden beïnvloeden. belangrijk, ze zagen een sterke variabiliteit tussen onafhankelijke klonen, benadrukt het voordeel van herstelbare mutagenese voor het vergelijken van mutanten met hun genetisch gerepareerde zusterklonen.

"Haplobank kan worden gebruikt voor schermen om geheel nieuwe inzichten in biologie en gezondheid te maken. Belangrijk - omdat gen-knockouts kunnen worden gerepareerd in onze embryonale stamklonen - maakt deze bron ook goed gecontroleerde, robuuste en reproduceerbare validatie-experimenten. Wij vinden dit een kritisch punt en bijdrage, gezien de huidige inspanningen om de nauwkeurigheid van wetenschappelijk onderzoek te verbeteren." zegt Josef Penninger, IMBA-directeur en laatste auteur.