מחלות לב וכלי דם הן הגורם השכיח לתמותה ממחלות בעולם המערבי. זו הסיבה לכך שחקר הלב ותאי הלב עומד במרכזם של מחקרים רבים. מגבלה משמעותית בחקר הביולוגיה האנושית היא נגישותם של תאים שונים בגוף, כמו תאי לב. תאי גזע מושרים, אשר הוחזרו למצבם הפלוריפוטנטי, מאפשרים להתגבר על המגבלה באמצעות יכולתם להתמיין בקלות לסוגי התאים שאינם נגישים. כך מתאפשר חקר של מגוון תאי גוף ורקמות, יצירת מערכות מודל, אפיון מחלות ומנגנוני התפתחותן, ובהמשך פיתוח תרופות. לתאי הגזע יכולת התחדשות ייחודית המובילה לשימושם הרחב בחקר הביולוגיה האנושית, במחקר ביו-רפואי ובפיתוח טיפולים במעבדות רבות ברחבי העולם.

קריספר (Clustered Regularly Interspaced Palindromic Repeat- CRISPR) היא מערכת חיסונית בחיידקים המשמשת להגנה מפני וירוסים ופלסמידים ע״י חיתוך ה-DNA הנגיפי. מערכת זו מהווה בסיס לפיתוח טכנולוגיה לעריכה גנטית, מערכתCRISPR-Cas9 . מערכתCRISPR-Cas9 בנויה מחלבון אנדונוקלאז (Cas9) החותך את גדילי ה-DNA ומרצף RNA המוביל ליעד העריכה. מערכת זו בעלת פוטנציאל לטיפול בהפרעות גנטיות בבני אדם והינה כלי יציב לחקר הגנום.
החדרת המערכת לתאים מתבצעת באמצעות טרנספקציה, שיטה בה מוחדרים RNA וחלבונים אל התא במטרה לשנות את פעילותו הגנטית. פלסמיד הוא DNA מעגלי חד או דו גדילי המסייע בהחדרת המערכת בשל יכולתו לפעול כנשא ביולוגי של גן מבוקש, להכניסו אל תא מארח ולגרום לביטוי החלבון אליו מקודד הגן. לעריכה גנטית באמצעות מערכת הקריספר בתאי גזע מושרים יתרונות רבים, אך החדרה יעילה ובטוחה של רכיבים גנטיים לתאים אלו נותרה אתגר משמעותי.

מטרות המחקר הן: לגרום לביטוי של חלבון Cas9 בתאי גזע מושרים ע״י טרנספקציה של פלסמיד המכיל Cas9, ולבדוק את יעילות הטרנספקציה וביטוי החלבונים שנוצר כתוצאה מכניסת הפלסמיד לתאים. באמצעות המחקר תתבצע הערכה של יעילות הטרנספקציה, יציבות החלבונים בתאים והקשר בין השניים. תושג הבנה של אופן העברת חומרים גנטיים לתאי גזע מושרים. בנוסף, במהלך המחקר ניצור ליין של תאי הגזע המבטאים את Cas9 ומהווים תשתית ניסויית יציבה ואמינה, שהינה שלב מקדים לעריכה גנטית, יצירת מודלים ושימושים רפואיים נוספים.

לשם כך, בוצעה טרנספקציה של שני פלסמידים באמצעות ליפופקטמין סטם אל התאים. נבדקו יעילות הטרנספקציה וביטוי החלבונים באמצעות סלקציה עם אנטיביוטיקה ובאמצעות ביטוי הגן המדווח GFP. דגימות תאי הגזע עם ביטוי החלבונים נותחו ושטח התאים נמדד. נמצא כי לאחר הטרנספקציה 20.51% מן התאים מבטאים את Cas9, ומהתאים ששרדו את הסלקציה 82.05% מבטאים את Cas9. מן התוצאות הוסק כי הטרנספקציה והחומר שתיווך אותה (ליפופקטמין סטם) יעילים. שיטת העברת החומרים הגנטיים אל התאים באמצעות פלסמיד הינה יעילה וקלה לאימות.

המחקר מדגים כי גם לאחר החדרתו אל התאים, הגן Cas9 ממשיך לעבור שעתוק ותרגום תקינים לחלבון בתאי גזע מושרים, תנאי הכרחי לפני יישום ושימוש עתידיים. לתוצאות המחקר יש משמעות רבה עבור תחום המחקר הביו-רפואי ובפרט תחום העריכה הגנטית, שכן הוא מספק מדד אמין להצלחת ההחדרה והביטוי בפועל של הגן הרצוי בתאי גזע מושרים. במחקרים עתידיים יתבצעו מיון תאי הגזע לתאי הלב, השתקת גנים שונים ובדיקת השפעת ההשתקה על הרקמה ותפקידיה הפיזיולוגים, כאשר המטרה העתידית היא להשתמש במערכת לתיקון מחלות לבביות תורשתיות