Scienziato presso IMBA ha sviluppato una biobanca di reversibili, cellule staminali embrionali mutanti, pubblicato nell'attuale numero di Natura . Questa banca di cellule - chiamata Haplobank - contiene oltre 100, 000 mutato, linee di cellule staminali embrionali di topo condizionale, prendendo di mira circa il 70 percento del genoma che codifica le proteine.

Gli schermi genetici hanno rivoluzionato la nostra comprensione dei processi biologici e dei meccanismi della malattia. I recenti progressi tecnici hanno ampliato gli approcci disponibili per interrompere la funzione genica in una popolazione cellulare prima dello screening, dalla mutagenesi chimica e inserzionale all'interferenza dell'RNA, e, più recentemente, Editing del genoma mediato da CRISPR. Però, L'interferenza dell'RNA e il targeting genico mediato da CRISPR spesso soffrono di scarsa efficienza ed effetti fuori bersaglio. Inoltre, la maggior parte degli approcci alla mutagenesi non sono reversibili, rendendo difficile il controllo rigoroso delle frequenti differenze genetiche ed epigenetiche tra cellule apparentemente identiche. Questi problemi possono confondere la riproducibilità, interpretazione e successo complessivo degli screening genetici.

Negli ultimi anni sono emerse grandi preoccupazioni circa la riproducibilità scientifica e il rigore. Amgen e Bayer, così come The Reproducibility Initiative, non sono stati in grado di replicare molti studi sul cancro di alto profilo. Infatti, non è raro ottenere risultati diversi da esperimenti con la stessa linea cellulare in due laboratori diversi. Queste incongruenze possono sorgere per vari motivi. Indipendentemente, risultati irriproducibili sprecano soldi, danneggiare la credibilità della scienza e degli scienziati, e ritardare o annullare i progressi, compreso lo sviluppo di terapie efficaci.

Per superare questi problemi, il laboratorio Penninger presso l'IMBA ha sviluppato una biobanca di reversibili, cellule staminali embrionali mutanti. Questa banca di cellule - chiamata Haplobank - contiene oltre 100, 000 mutato, linee di cellule staminali embrionali di topo condizionale, mira a circa il 70 percento del genoma che codifica le proteine ​​(quasi 17, 000 geni). "Haplobank è a disposizione di tutti gli scienziati, e rappresenta la più grande libreria mai realizzata di linee di cellule staminali embrionali mutanti emizigotiche fino ad oggi. La risorsa supera i problemi derivanti dalla variabilità clonale, perché le mutazioni possono essere riparate in singole cellule e su scala dell'intero genoma, " spiega Ulrich Elling, primo e corrispondente autore della pubblicazione in corso in Natura .

Interazioni ospite-patogeno e scoperta di farmaci

Come prova di principio, gli autori hanno eseguito uno screening genetico per scoprire i fattori necessari per l'infezione da rinovirus, la causa del comune raffreddore. Hanno scoperto che il rinovirus richiede un fattore della cellula ospite precedentemente sconosciuto, fosfolipasi A2G16 (PLA2G16), per uccidere le cellule. Ulteriore, hanno dimostrato che un dominio specifico di PLA2G16 è necessario per l'infezione e può essere un bersaglio farmacologico attraente. interessante, Recentemente è stato anche dimostrato che PLA2G16 è necessario per il successo dell'infezione da virus correlati, compreso il poliovirus.

Nuovi geni per lo sviluppo dei vasi sanguigni

In un'altra schermata di prova del principio, gli autori hanno sfruttato il potenziale pluripotente delle cellule staminali embrionali differenziandole in organoidi dei vasi sanguigni. La formazione dei vasi sanguigni (angiogenesi) è fondamentale per lo sviluppo e per il mantenimento dei tessuti, così come per malattie come il cancro. Gli autori hanno selezionato i geni candidati per l'angiogenesi che erano rappresentati in Haplobank, e ha scoperto molteplici nuovi fattori che influenzano la crescita dei vasi sanguigni negli organoidi. È importante sottolineare che hanno osservato una forte variabilità tra cloni indipendenti, evidenziando il vantaggio della mutagenesi riparabile per confrontare i mutanti con i loro cloni fratelli geneticamente riparati.

"Haplobank può essere utilizzato per gli schermi per ottenere informazioni completamente nuove sulla biologia e sulla salute. È importante sottolineare che - poiché i knockout genetici possono essere riparati nei nostri cloni di staminali embrionali - questa risorsa consente anche un controllo ben controllato, esperimenti di validazione robusti e riproducibili. Riteniamo che questo sia un punto critico e un contributo, dati gli attuali sforzi per migliorare il rigore della ricerca scientifica." Dice Josef Penninger, Direttore IMBA e ultimo autore.