Control por ultrasonido de la expresión génica en células iPSC humanas a través de promotores de choque térmico

Área de la Ciencia:

• Investigación biomédica
• Biología molecular
• Terapia génica

Sus antecedentes:

• Los sistemas inducibles son vitales para el control espacio-temporal en la investigación celular.
• El ultrasonido enfocado (FUS) ofrece un método no invasivo para desencadenar respuestas biológicas.
• Los promotores de choque térmico (HSP) responden a los cambios de temperatura, lo que permite la expresión génica inducible.

Objetivo del estudio:

• Evaluar la eficacia de los promotores de choque térmico (HSP, por sus siglas en inglés) para la expresión génica inducible utilizando ultrasonido enfocado (FUS, por sus siglas en inglés) en células madre pluripotentes inducidas humanas (hiPSC, por sus siglas en inglés).
• Investigar un sistema Cre/LoxP donde los HSP impulsan la expresión de Cre, lo que lleva a la expresión constitutiva de GFP a través de la modificación del locus AAVS1.
• Comparar el rendimiento de seis HSP diferentes bajo hipertermia inducida por FUS e identificar candidatos óptimos para una regulación genética precisa.

Principales métodos:

• Diseñó un sistema Cre/LoxP para la expresión génica inducible en hiPSCs, con HSPs que impulsan la recombinación de Cre.
• Se evaluó la capacidad de seis HSP para inducir la expresión de GFP después de incubaciones pulsadas a 42°C.
• Se aplicó ultrasonido enfocado para inducir hipertermia leve localizada (42°C) en hiPSC.
• Niveles de expresión de GFP cuantificados mediante citometría de flujo para determinar la eficiencia del promotor.

Principales resultados:

• HSP16F y synHSPB'3 demostraron la mayor positividad de GFP (27,7% y 33,5%) después de 1 hora de incubación a 42°C, superando significativamente a los controles.
• La aplicación de FUS dio lugar a una expresión sustancial de GFP (18,6% para HSP16F, 45,6% para synHSPB'3) en comparación con las condiciones normotérmicas (37°C).
• El rendimiento de SynHSPB'3 fue ajustable ajustando el número de transposones HSP-Cre, indicando un control dependiente de la dosis.

Conclusiones:

• HSP16F y synHSPB'3 son promotores altamente efectivos para la expresión génica inducible inducida por FUS en hiPSC.
• Este sistema HSP activado por FUS proporciona un método seguro de tratamiento único para lograr la expresión génica permanente, adecuado para aplicaciones in vivo.
• El sistema desarrollado mejora la viabilidad de estrategias precisas de manipulación genética y terapia génica utilizando inducción térmica no invasiva.