Aptámero de pequeñas moléculas para regular las funciones de ARN en células de mamíferos y animales

Área de la Ciencia:

• Biología sintética
• Biología molecular
• Biotecnología

Sus antecedentes:

• Los riboswitches sintéticos ofrecen potencial para la biotecnología y la medicina, pero están limitados por unos pocos pares funcionales de moléculas-aptámero en células de mamíferos.
• Los sistemas existentes requieren altas concentraciones de moléculas pequeñas, lo que dificulta las aplicaciones prácticas.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar nuevos aptamers de ARN y riboswitches para la regulación genética mediada por pequeñas moléculas en células de mamíferos.
• Para lograr la regulación genética en concentraciones más bajas de moléculas pequeñas.
• Para demostrar la aplicación in vivo de los riboswitches desarrollados.

Principales métodos:

• Selección in vitro de los aptameros de ARN contra la molécula pequeña ASP7967.
• Diseño y ensayo de riboswitches basados en aptzima en células HEK293.
• Estudios in vivo en ratones en los que se utilizaron vectores del virus adenoasociado (AAV8) para regular la expresión de la eritropoyetina humana.
• Combinación de aptzyme y mecanismos de riboswitch de salto de exones para una regulación mejorada.

Principales resultados:

• Se seleccionó un aptamer de ARN funcional (AC17-4) y se utilizó para crear riboswitches basados en aptasimas.
• Los riboswitches activaron la expresión génica (> 10 veces) con ASP2905 o ASP7967 en concentraciones tan bajas como 5 μM.
• La regulación in vivo de la expresión de la eritropoyetina humana se logró en ratones mediante la administración oral de ASP7967.
• Un sistema combinado de aptasima y riboswitch de salto de exones logró una relación de encendido/apagado de ~300 con baja expresión basal.

Conclusiones:

• Se desarrollaron nuevos riboswitches sintéticos funcionales en células de mamíferos utilizando la selección de aptamer.
• El nuevo sistema permite la regulación de genes a concentraciones de moléculas pequeñas significativamente más bajas.
• La eficacia demostrada in vivo y el potencial para el control genético de alto rendimiento destacan la promesa biomédica y biotecnológica del sistema.