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IF=54.901 | Nature Biotech:动物生物活动的精确时空调控有望实现

作者:小科    发布日期:2021-12-27 09:00


精确调节细胞活动的控制系统已应用于基础生物学和转化生物医学研究的各个领域。在精准医学的背景下,精确的控制系统在基因和细胞治疗中发挥着不可替代的作用。此外,精确的控制系统现在已被公认为可调节药物释放以及表观基因组工程不可或缺的分子工具。
 



近日,华东师范大学研究团队在著名期刊Nature Biotechnology上发表了题为:A small and highly sensitive red/far-red optogenetic switch for applications in mammals的研究论文。该研究合成了一种可用于动物生物活动的精确时空控制的光遗传开关,其可在不同的背景下轻松实现对转基因表达的动态控制,细胞内信号通路的干扰和表观基因组的重构。

 

 

目前,各种光遗传技术的发展为以高度时空可控的方式控制工程细胞中的生物过程提供可能。现有的光遗传系统在特定的环境下表现良好,但存在一些缺陷,以致它们在基础研究和生物医学转化研究中无法获得广泛应用。这些限制与光遗传开关相对较大的分子尺寸有关。此外,现有的系统通常表现出较窄的动态范围和缓慢的激活和失活动力学或需要较长的光照时间。
 

基于此,研究团队提出了一种基于PhyA的光遗传开关,PhyA是一种来自拟南芥的红/远红光响应光感受器。发色团藻蓝胆素(PCB)与PhyA共价结合,形成具有光化学功能的光感受器,对红光(λmax=660 nm)和远红光均有反应(λmax = 730nm)。利用这些特性,他们开发了用于哺乳动物的REDMAP系统。
 


 

接下来,研究团队展示了REDMAP的多种应用,包括对内源性Ras/Erk丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)级联的动态开/关控制,以及使用REDMAP介导的CRISPR -核酸酶失活Cas9 (CRISPR - dcas9) (REDMAPcas)系统对小鼠的表观遗传重塑的控制。
 


他们还通过激活腺伴随病毒(AAVs)传递的基因的表达,将其植入被发光二极管照亮的小鼠、大鼠和兔子的微胶囊细胞中,论证了REDMAP在体内应用的实用性。此外,研究团队利用REDMAP来调控胰岛素的表达,控制1型糖尿病(T1D)小鼠和大鼠的血糖稳态。



让我们一起期待REDMAP系统可因其快速活化/失活动力学,高可调性,小结构尺寸和时空可编程表达的特性成为一种有价值的光遗传工具,推进基础生物学研究的体内应用,加速光生物学从基础研究向生物医学转化研究的进展。

 


联科生物 产品支撑



此研究中 用于小鼠血清TNF-α、IFN-γ和IL-6定量的ELISA试剂盒均由联科生物(MultiSciences)提供,联科生物十分感谢研究团队对于我们产品的认可,向研究团队取得的成果表示热烈祝贺,希望研究团队能够取得更好的研究成果。联科生物希望能够为更多的研究团队提供高质量的产品和服务。

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