Silenciamiento de genes mediado por Lentiviral en pseudoislet humano preparado en placas de baja fijación

La pérdida de masa beta celular funcional es la patologíacentral de la diabetes tipo 1 y tipo 2 1. Si bien las células beta son los productores de insulina en los islotes pancreáticos, lacomunicación entre las células beta y las células no beta desempeña un papel crítico en la regulación de la secreción de insulina 2. Además, la desregulación de la secreción de glucagón contribuye a la hiperglucemia en la diabetes³. Por lo tanto, existe un gran interés en modular la expresión génica de las células dentro de los islotes pancreáticos para abordar el mecanismo detrás del desarrollo de la disfunción de los islotes en la diabetes. Una variedad de enfoques, incluyendo ratones transgénicos están disponibles para modular la expresión génica de islotes de ratón. Sin embargo, los islotes humanos y de ratón muestran una inervación distinta, distribución celular, relación de células beta a alfa y respuesta a secretagogos^4. Por lo tanto, la evaluación directa de la función génica en los islotes humanos es extremadamente importante para entender la fisiopatología de los islotes pancreáticos humanos.

El vector adenoviral es el vector viral más utilizado para transducir islotes pancreáticos in vitro debido a la alta eficiencia de la transducción en células no divisorias. Sin embargo, el adenovirus no penetra en el núcleode los islotes de manera eficiente, especialmente en los islotes humanos 5, y es citotóxico a dosis altas^6. Comparativamente, el vector lentiviral es menos citotóxico y suministra genes exógenos permanentemente en el cromosoma de lascélulas postmitoticas, lo que lo convierte en un vehículo ampliamente probado para la terapia génica 7. Sin embargo, la capacidad del lentivirus para penetrar en el núcleo de los islotes humanos intactos también es limitada, por lo que requiere la dispersión parcial por digestión enzimática para aumentar la eficiencia de transducción⁸. La salvedad con la dispersión de islotes humanos intactos es la interrupción de la comunicación célula-célula y célula-matriz, que compromete la regulación dinámica de la secreción de insulina crítica para el mantenimiento de la homeostasis de glucosa en humanos⁹. Por lo tanto, ha sido difícil evaluar el impacto de la modulación génica en la regulación dinámica de la función de los islotes en un modelo de islotes humanos.

Se ha sabido que las células de los islotes dispersos de los islotes humanos y roedores se reagregan de forma autónoma en estructuras similares a islotes llamadas “pseudoislotes”. Los pseudoislotes muestran una distribución de células beta y no beta similar a los islotes nativos^10,11. Además, después de un cultivo a largo plazo,los islotes nativos pierden progresivamente la secreción de insulina robusta de primera fase 5,^10,11,12. Sin embargo, los pseudoislotes demostraron una mejor preservación de la secreción de insulina de primera fase en respuesta a la glucosa en comparación con los islotes nativos después del mismo período de cultivo^5. Además de tener una mejor preservación de la secreción de insulina, la reagregación controlada por tamaño de las células de los islote humanos en placas de baja fijación¹¹ proporciona una ventana de oportunidad para introducir vectores de lentivirus antes de su reagregación en pseudoislatas. Varios estudios han demostrado la utilidad de los pseudoislotes combinados con la transducción mediada lentiviral. 13 informaron que la introducción de la proteína fluorescente verde (GFP) que expresaba el lentivirus tenía poco efecto sobre la secreción de insulina mientras se logralaba la expresión homogénea de GFP en pseudoislotes de rata en comparación con el control no infectado. También demostraron el efecto específico de las diferentes conexiones en la secreción de insulina al sobreexpresar las connexinas 32, 36 y 43 a través de lentivirus¹³. Los pseudoislotes humanos preparados con una placa de fijación ultrabaja de 96 pocillos disponible comercialmente demostraron que la sobreexpresión mediada por lentiviral del factor de transcripción SIX3 mejora la secreción de insulina evaluada por incubación estática¹⁴. Recientemente, los pseudoislotes humanos preparados con una placa de unión ultrabaja de 96 pocillos se utilizaron para regular la glucoquinasa a través de ARN de horquilla corta lentiviral (shRNA) como prueba de principio para demostrar que la secreción de insulina estimulada por la glucosa se reduce, mientras que La secreción de insulina estimulada por KCl se conservó⁵. El estudio también demostró que los pseudoislotes humanos son similares a los islotes nativos en la expresión génica y los perfiles secretores, apoyando aún más la utilidad de los pseudoislotes humanos para diseccionar la regulación de la función de islotes⁵. Aunque no se realizó la perifusión, también se informó que una placa de cultivo de micropocillos bioingeniería que recientemente estuvo disponible comercialmente, también era compatible para la transducción lentiviral y producía pseudoislotes humanos que mostraban una excelente insulina secreción in vitro e in vivo después del trasplante^11. Colectivamente, la formación de pseudoislotes humanos combinados con la transducción lentiviral es un enfoque simple y eficiente para investigar la fisiopatología de los islotes humanos, proporcionando una valiosa herramienta para realizar estudios mecánicos en islotes humanos.

En el informe actual, se presenta un protocolo para formar pseudoislotes humanos transducidos con lentivirus utilizando dos plataformas disponibles comercialmente, una placa de fijación ultrabaja de 96 pocillos y una placa de cultivo de micropocillos. Ambos logran una modulación eficiente de la expresión génica y crean pseudoislotes humanos que son compatibles con las evaluaciones posteriores, incluida la incubación estática y la perifusión.