Strategie přípravy modelů lidských onemocnění

Bc. Ivana DRUŽBÍKOVÁ

Master's thesis

Strategy of human disease model preparation

Abstract:

Na přípravu modelů lidských onemocnění lze použít buněčné modely a živočišné modelové organizmy. Základní techniky na přípravu modelů lidských onemocnění jsou transgenoze, inaktivace nebo aktivace konkrétního genu (knock-out/knock-in), modifikace a umlčování genů (RNA interference). Nejnovější metodou pro tvorbu modelů lidských onemocnění je genová terapie. Termínem haploinsuficience je označován fenotypový projev, kdy diploidní organizmus má pouze jednu funkční kopii genu a druhá kopie genu je inaktivována mutací. Mutace v genech pro ribozomální proteiny vede ke snížení produkce malé nebo velké ribozomální podjednotky a celkovému narušení biogeneze ribozomů. Haploinsuficience RPS7 byla identifikována u pacientů s Diamond-Blackfanovou anémií. Na tvorbu haploinsuficientního modelu Diamond-Blackfanovy anémie byly použity buněčné modely (HeLa, HEK-293 a U2OS). V praktické části byly k tvorbě jednoduchého haploinsuficientního modelu připraveny siRNA molekuly k umlčení RPS7 genu v lidských buňkách HeLa a HEK-293. K měření exprese genu RPS7 po umlčení siRNA byla použita qPCR. Složitější a sofistikovanější haploinsuficientní model Diamond-Blackfanovy anémie byl tvořen pomocí multicistronického lentivirového expresního systému (MuLE), kde byly použity shRNA proti genu RPS7 s inducibilním promotorem H1 a wild type a mutantní sekvence genu RPS7 se zaměněnými kodony s inducibilním promotorem CMV/TO. Lidské embryonální buňky HEK293T/17 byly transfekovány vytvořeným MuLE systémem za vzniku lentivirů. Vzniklé lentiviry byly použity k transdukci lidských buněk U2OS, na kterých měl být vytvořen vybraný model Diamond-Blackfanovy anémie. Na základě experimentální práce se nepodařil dokončit haploinsuficientní model Diamond-Blackfanovy anémie.

Abstract:

Cell culture and animal models can be used to prepare models of human diseases. Basic techniques for human disease model preparation are transgenesis, gene knock-out, gene knock-in, gene modification and gene silencing, for example RNA interference. The latest method of human disease model preparation is gene therapy. The haploinsufficiency is based on the phenotypic expression - the diploid organism has only one functional copy of the gene and the second copy of the gene is inactivated by the mutation. Mutations in genes encoding ribosomal proteins lead to a reduction in the production of small or large ribosomal subunits and then to disruption of the ribosomal biogenesis. The haploinsufficiency of RPS7 gene was identified in patients with Diamond-Blackfan anemia patients. Cell culture HeLa, HEK-293 and U2OS were used to prepare the haploinsufficient model of the human disease of Diamond-Blackfan anemia. In experimental part of this work siRNA was synthesized to silence RPS7 in human cells HeLa and HEK-293 to prepare the haploinsufficient model. qPCR was used to measure the changes in expression of the gene RPS7 after silencing siRNA. More complex and more potent haploinsufficient model of the Diamond-Blackfan anemia was created using the multicistronic lentivirus expression system (MuLE) - shRNA was used against the RPS7 gene under the control of the inducible promoter H1 and the wild type and the mutant RPS7 gene with shifted codones under the control of the inducible promoter CMV/TO. Human embryonic cells HEK293T/17 were transfected by lentiviral expression vectors. Lentiviruses were used to transduce human U2OS cells. In conclusion, based on the experimental part the haploinsufficient model of Diamond-Blackfan anemia was not completed.

Keywords

ribozomální proteiny, RPS7, haploinsuficience, Diamond-Blackfanova anémie, multicistronický expresní systém (MuLE), RNA interference, lentiviry

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 27. 7. 2018

Thesis defence

• Supervisor: Mgr. Natálie Táborská

PALACKÝ UNIVERSITY OLOMOUC

Faculty of Science

Master programme / field:
Biology / Molecular and Cell Biology