Desenvolvimento da micróglia

Biologia das Comunicações volume 5, Número do artigo: 1224 (2022) Cite este artigo

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Aqui, descrevemos os vetores virais adeno-associados (AAV) direcionados à micróglia contendo uma região promotora putativa de 1,7 kb da molécula adaptadora de ligação ao cálcio ionizada específica de micróglia/macrófago 1 (Iba1), juntamente com locais de alvo de miRNA repetidos para microRNA (miR )-9 e miR-129-2-3p. A sequência genômica de 1,7 kb a montante do códon de iniciação no éxon 1 do gene Iba1 (Aif1) funciona como promotor preferencial da microglia no corpo estriado e cerebelo. Além disso, a expressão ectópica do transgene em células não microgliais é acentuadamente suprimida após a adição de dois conjuntos de sítios alvo de miRNA 4 repetidos para miR-9 e miR-129-2-3p, que são expressos exclusivamente em células não microgliais e AAV-esponja. mRNAs derivados. Nossos vetores transduziram micróglia ramificada em tecidos saudáveis ​​e micróglia reativa em camundongos tratados com lipopolissacarídeos e um modelo de camundongo com doença neurodegenerativa. Além disso, imagens fluorescentes ao vivo permitiram o monitoramento da motilidade microglial e da mobilização intracelular de Ca2+. Assim, os vetores AAV direcionados à microglia são valiosos para estudar a fisiopatologia e terapias microgliais, particularmente no corpo estriado e no cerebelo.

Microglia, que são células imunes que residem no sistema nervoso central (SNC), são conhecidas por fornecer funções de vigilância e eliminação. Estudos mais recentes, no entanto, têm revelado diversas funções da microglia no SNC, incluindo o desenvolvimento do cérebro1,2, a remodelação de circuitos neuronais1,3 e a progressão de doenças neurodegenerativas4,5,6.

Avanços tecnológicos recentes permitiram a expressão viral de diversas moléculas funcionais marcadas com proteínas fluorescentes, como G-CaMP (sensor de cálcio)7 e ArcLightning (sensor de tensão de membrana)8 para registro óptico e diversos canais iônicos sensíveis à luz para optogenética9. Nessas circunstâncias, os vetores virais que transduzem especificamente células microgliais no cérebro in vivo são ferramentas poderosas para explorar a função e o comportamento da microglia no ambiente cerebral nativo. Além disso, a microglia é quimioatraída para locais de lesão no cérebro;10,11,12 assim, a microglia transduzida pode ser explorada para entregar um produto gênico terapêutico ao tecido lesionado.

Para entregar um transgene à micróglia in vivo, o grupo de Jakobsson usou vetores lentivirais com um promotor de manutenção da fosfoglicerato quinase (PGK) e quatro sequências complementares repetidas de microRNA-9-alvo (miR-9.T)13. Como o miR-9 foi expresso endogenamente em células não microgliais, mas não na microglia, o RNA mensageiro transgênico (mRNA) contendo miR-9.T foi aplicado exclusivamente em células não microgliais, levando à expressão seletiva do transgene na microglia. A partir daí, mais de 70% das células transduzidas no corpo estriado de ratos mostraram ser microglia13. No entanto, mudar o promotor PGK para um forte promotor de citomegalovírus (CMV) no cassete transgênico de vetores lentivirais causa vazamento proeminente da expressão transgênica em neurônios e astrócitos14. Além disso, estudos relevantes mostraram a indução de miR-9 na micróglia após sua ativação15,16,17, sugerindo a possível supressão da expressão do transgene na micróglia reativa.

Estudos anteriores desafiaram a transdução de micróglia usando vírus adeno-associados (AAV) sorotipo 2, 5 e vetores de capsídeo mutante 6 compreendendo promotores específicos de micróglia, como os de F4/80 e CD6818,19. No entanto, eles resultaram em apenas um sucesso menor com algum "direcionamento único da micróglia", provavelmente devido à fraca atividade do promotor e à baixa capacidade de ligação dos capsídeos de AAV à micróglia. Assim, para a transdução eficiente e seletiva da micróglia, são necessários um promotor robusto específico da micróglia e um capsídeo AAV trópico da micróglia. Entre os tipos de capsídeos de AAV isolados naturalmente, AAV1 e AAV9 no córtex cerebral e AAV1 no corpo estriado causaram alta expressão de transgene na microglia. No entanto, além da microglia, o AAV1 no estriado mostrou preferência também por astrócitos e neurônios20.