Příprava a charakterizace buněčných modelů lysosomálních dědičných onemocnění - mukopolysacharidos

Abstract

Mukopolysacharidosy jsou skupinou nemocí, které patří mezi lysosomální střádavá onemocnění. Jedná se o vzácné monogenní multisystémové poruchy, jejichž společným znakem je mutace genu, která vede k deficitu lysosomálního enzymu účastnícího se degradace glykosaminoglykanů. Nedegradované glykosaminoglykany se pak akumulují v tkáních a orgánech, kde způsobují progresivní poškození. U většiny mukopolysacharidos není dostupný účinný způsob léčby, navíc je jejich výzkum komplikován nízkým výskytem v populaci a typem postihovaných tkání. Zvířecí modely těchto lidských onemocnění se využívají pro studium účinnosti nových terapeutických přístupů, mají však řadu omezení především kvůli mezidruhovým rozdílům v patogenezi a katabolických drahách akumulovaných substrátů, proto jsou v mnoha ohledech zastupovány lidskými buněčnými modely. V této práci je popsán vývoj buněčných modelů čtyř typů mukopolysacharidos (MPS IIID, MPS IVA, MPS IVB, MPS VI). Inaktivace genů souvisejících s těmito onemocněními (GNS, GALNS, GLB1, ARSB) bylo dosaženo technologií CRISPR/Cas9, při které jsou plasmidy obsahující specifické inserty dopraveny elektroporací do lidských indukovaných pluripotentních kmenových buněk (iPSC). Izolované klony představující iPSC modely zmíněných onemocnění byly charakterizovány Sangerovou sekvenační...

Mucopolysaccharidoses are a group of diseases that belong to lysosomal storage disorders. A common sign of these monogenic multisystem diseases is a gene mutation leading to a deficiency of the lysosomal enzyme participating in glycosaminoglycan degradation. It results to their accumulation in the tissues and organs, where they cause a progressive damage. There is no efficient treatment available for most mucopolysaccharidoses. Moreover, the research is complicated because of the low prevalence and type of affected tissues. Animal models of these human diseases are used for an evaluation of newly developed therapeutic approaches. However, they also have many limitations due to the different pathogenesis and catabolic pathways of the accumulated substrates between humans and animals. Therefore, animal models are replaced by human cell models. In this thesis, the development of four mucopolysaccharidoses human cell models is reported (MPS IIID, MPS IVA, MPS IVB, MPS VI). Corresponding genes (GNS, GALNS, GLB1, ARSB) were inactivated using CRISPR/Cas9 technology, where plasmids containing specific inserts are delivered to the target human induced pluripotent stem cells (iPSC), using electroporation. Isolated clones, which represent iPSC disease models, were characterized by Sanger sequencing, enzyme...