セルタイプをターゲットとするシス調節要素の機械制御設計

科学分野:

• ゲノミクス
• 分子生物学
• バイオエンジニアリング

背景:

• 遺伝子発現を制御し,細胞タイプを定義するために,シス調節要素 (Cis-regulatory elements, CRE) は極めて重要です.
• 精密な組織特異性を要求する治療用途では,天然のCREsは最適ではないかもしれません.

研究 の 目的:

• プログラムされた細胞型特異性を持つ合成CREsの設計と検証のためのプラットフォームを開発する.
• 遺伝子治療とバイオテクノロジーにおける潜在的な使用のための新しい規制要素を作成する.

主な方法:

• CREの活動を予測するために ディープニューラルネットワークモデリングを利用した.
• シリコ最適化と大量並列レポーターアッセイ (MPRA) で何千もの合成CREsの設計とテストに使用されています.
• 細胞系を用いた合成CREを in vitroおよび同種の組織で in vivoで検証した.

主要な成果:

• 合成CREsは,ヒトの天然CREsと比較して,細胞タイプ特異的な遺伝子発現の強化を in vitroで示した.
• 標的組織における特定の発現を in vivo 検査で確認した.
• エンジニアリングされたCREsは,ターゲット上の活動と,ターゲット外の活動の減少に関連した明確なシーケンスモチーフを示しました.

結論:

• MPRAを使用した合成CREsのエンジニアリングのための一般化可能な枠組みが確立されました.
• この研究は,目的に適したアプリケーションのための規制コードを"書く"方法を提供します.
• 合成CREsは,治療とバイオテクノロジーの文脈で遺伝子発現を正確に制御するための有望な手段を提供します.