ABSTRACT
The lack of animal models for some human diseases precludes our understanding of disease mechanisms and our ability to test prospective therapies in vivo. Generation of kidney organoids from Tuberous Sclerosis Complex (TSC) patient-derived-hiPSCs allows us to recapitulate a rare kidney tumor called angiomyolipoma (AML). Organoids derived from TSC2-/- hiPSCs but not from isogenic TSC2+/- or TSC2+/+ hiPSCs share a common transcriptional signature and a myomelanocytic cell phenotype with kidney AMLs, and develop epithelial cysts, replicating two major TSC-associated kidney lesions driven by genetic mechanisms that cannot be consistently recapitulated with transgenic mice. Transplantation of multiple TSC2-/- renal organoids into the kidneys of immunodeficient rats allows us to model AML in vivo for the study of tumor mechanisms, and to test the efficacy of rapamycin-loaded nanoparticles as an approach to rapidly ablate AMLs. Collectively, our experimental approaches represent an innovative and scalable tissue-bioengineering strategy for modeling rare kidney disease in vivo.
Subject(s)
Phosphopyruvate Hydratase/metabolism , Tuberous Sclerosis Complex 2 Protein/metabolism , Animals , Computational Biology , Cytochromes c/metabolism , Disease Models, Animal , Engineering , Enzyme-Linked Immunosorbent Assay , Flow Cytometry , Humans , Immunoprecipitation , In Situ Nick-End Labeling , Induced Pluripotent Stem Cells/metabolism , Male , Mice, Transgenic , Organoids/metabolism , Phosphopyruvate Hydratase/genetics , Rats , Rats, Nude , Reverse Transcriptase Polymerase Chain Reaction , Sequence Analysis, RNA , Tuberous Sclerosis Complex 2 Protein/geneticsABSTRACT
As vantagens dos animais transgênicos têm sido demonstradas em diferentes aplicações, entretanto muitas metodologias usadas para gerar animais geneticamente modificados (GM) apresentam baixas taxas de eficiência. O objetivo deste estudo foi avaliar a entrega dos vetores lentivirais (VLs) em zigotos durante a fertilização in vitro (FIV), para gerar embriões GM, com o gene da proteína verde fluorescente (GFP) ou do fator IX de coagulação humana (FIX). Vetores lentivirais com os genes GFP (pLGW-GFP-LV) ou FIX (pLWE2-FIX-LV) foram utilizados na FIV ou na cultura de embriões in vitro (CIV). A coincubação de pLWE2-FIX-LV com espermatozoides e complexos oócitos-células do cumulus (COCs) durante a FIV diminuiu (P<0,05) as taxas de clivagem e de blastocistos, enquanto com pLGW-GFP-LV diminuiu (P<0,05) a taxa de blastocisto quando se comparou ao controle sem VL. A coincubação de pLWE2-FIX-LV e pLGW-GFP-LV com presumíveis zigotos durante a CIV não afetou (P>0,05) o desenvolvimento embrionário. A expressão da proteína GFP não foi detectada em embriões após a coincubação de FIV ou CIV, embora as células do cumulus expressassem a proteína até o dia oito de cultivo in vitro. Reações em cadeia da polimerase (PCR) não detectaram os genes GFP ou FIX em embriões, mas ambos foram detectados em células do cumulus. Assim, a coincubação de VL com espermatozoide bovino e COCs não é eficaz para produzir embriões geneticamente modificados por meio de FIV.(AU)
