Op CRISPR gebaseerd systeem labelt extracellulaire blaasjes met ‘streepjescodes’ om cel-tot-celcommunicatie beter te begrijpen

Cel-tot-celcommunicatie via deeltjes van nanogrootte, die als boodschappers en dragers werken, kan nu op een geheel nieuwe manier worden geanalyseerd, dankzij een nieuwe methode waarbij gebruik wordt gemaakt van CRISPR-technologie voor het bewerken van genen.

Het werk is geweest gepubliceerd in Natuurcommunicatie.

De deeltjes, bekend als kleine extracellulaire blaasjes (sEV’s), spelen een belangrijke rol bij de verspreiding van ziekten en als potentiële medicijndragers. Het nieuw ontwikkelde systeem, genaamd CIBER, maakt het mogelijk duizenden genen tegelijk te bestuderen, door sEV’s te labelen met een soort RNA-‘barcode’.

Hiermee hopen onderzoekers te achterhalen welke factoren betrokken zijn bij de afgifte van sEV uit gastheercellen. Dit zal ons begrip van de fundamentele sEV-biologie helpen vergroten en kan helpen bij de ontwikkeling van nieuwe behandelingen voor ziekten, zoals kanker.

Je lichaam ‘praat’ op meer dan één manier. Uw cellen communiceren met elkaar, waardoor uw verschillende onderdelen als één team kunnen functioneren. Er zijn echter nog steeds veel mysteries rond dit proces.

Extracellulaire blaasjes (EV’s), kleine deeltjes die door cellen worden vrijgegeven, werden voorheen als nutteloos afval beschouwd. De afgelopen decennia zijn ze echter dramatisch herlabeld als zeer belangrijke deeltjes (VIP’s), vanwege hun associatie met verschillende ziekten, waaronder kanker, neurodegeneratieve ziekten en leeftijdsgebonden ziekten.

Kleine EV’s blijken een sleutelrol te spelen in de communicatie tussen cellen. Afhankelijk van welke ‘lading’ ze vanuit hun gastheercel meedragen (waaronder RNA, eiwitten en lipiden), kunnen sEV’s helpen de normale weefselfuncties in stand te houden of de verspreiding van ziekten te bevorderen. Daarom zijn onderzoekers geïnteresseerd in hoe sEV’s ontstaan ​​en vrijkomen.

Het scheiden van sEV’s van andere moleculen en het identificeren van de factoren die tot hun vrijlating leiden, is echter zowel moeilijk als tijdrovend met conventionele methoden. Daarom heeft een team in Japan een nieuwe techniek ontwikkeld.

“We hebben een nieuw high-throughput screeningplatform opgezet, genaamd CIBER (CRISPR-assisted individual barcoded sEV-based release regulator). Met dit systeem kan één enkele onderzoeker binnen enkele weken een genoombrede screening van sEV-releaseregulatoren implementeren. maanden, wat superefficiënt is vergeleken met de conventionele methoden”, legt universitair hoofddocent Ryosuke Kojima van de Graduate School of Medicine van de Universiteit van Tokio uit.

“CIBER zou een waardevol hulpmiddel moeten zijn voor gedetailleerd onderzoek naar de creatie, release en diversiteit van sEV’s.”

Het CIBER-systeem werkt door gebruik te maken van CRISPR-guide RNA (gRNA) om een ​​specifiek gen in elke cel uit te schakelen (uit te schakelen), dat op zijn beurt wordt gecodeerd in de sEV’s die de cel vrijgeeft. Hierdoor kunnen de onderzoekers de hoeveelheid sEV’s die door de gastheercel worden vrijgegeven, volgen en schatten.

De huidige methoden om factoren te bestuderen die betrokken zijn bij de afgifte van sEV’s omvatten het scheiden van cellen in putjes, het verstoren van de expressie en activiteit van een gen in de cellen in elk putje, en vervolgens meten hoe dat de hoeveelheid vrijgekomen sEV’s beïnvloedt. Met het CIBER-systeem kunnen echter duizenden cellen waarvan verschillende genen zijn uitgeschakeld, samen in één pool worden bestudeerd.

Dankzij dit kunnen onderzoekers de verschillende complexe factoren die betrokken zijn bij de afgifte van sEV’s tegelijkertijd bestuderen, en een schatting maken van de hoeveelheid sEV’s en verschillende typen (subpopulaties) die door elke cel worden vrijgegeven.

“In de toekomst zou CIBER-screening kunnen worden gebruikt om het therapeutische doelwit van sEV-releases te identificeren of de productie van sEV’s voor therapeutisch gebruik, zoals voor kanker, te verbeteren”, aldus Kojima.

“SEV’s met streepjescode kunnen ook worden gebruikt om de dynamiek van de celpopulatie te schatten zonder cellen te vernietigen, en het traceren van het lot van sEV’s met streepjescode kan ons helpen de sEV-biologie beter te begrijpen. Wij geloven dat CIBER-screening een groot potentieel heeft.”