在哺乳动物细胞中治疗性蛋白质表达的无介质声基因开关
Jinbo Huang1, Shuai Xue1, Ana Palma Teixeira1
1Department of Biosystems Science and Engineering, ETH Zurich, Klingelbergstrasse 48, CH-4056 Basel, Switzerland.
Nucleic acids research
|March 21, 2025
概括
我们开发了一种新的超声波激活基因开关 (SUPER),用于精确控制基因表达,而不需要纳米粒子. 该系统使用活性氧物种 (ROS) 安全调节细胞行为,为细胞和基因疗法提供了新的可能性.
科学领域:
- 合成生物学 合成生物学
- 生物技术是生物技术.
- 生物医学工程 生物医学工程
背景情况:
- 超声波可以提供对基因表达的非侵入性控制,但目前的方法可能会损害组织.
- 现有的系统通常需要纳米粒子或利用热效应,限制治疗应用.
研究的目的:
- 开发一种新的,无介质的超声响应基因开关,用于直接,非侵入性地调节哺乳动物细胞中的蛋白质表达.
- 为了利用内源反应性氧物种 (ROS) 感知途径进行超声波诱导的基因激活.
主要方法:
- 开发了空间时空超声波诱导的蛋白质表达调节器 (SUPER) 基因开关.
- 利用KEAP1-NRF2-抗氧化反应元素 (ARE) 途径进行ROS介导的基因控制.
- 在哺乳动物细胞和1型糖尿病小鼠模型中验证了SUPER的功能.
主要成果:
- 低强度超声波 (1.5W/cm2,40秒) 产生了无毒的ROS,激活了KEAP1/NRF2通路.
- SUPER在各种细胞类型中展示了强大的,可逆的基因表达,包括hMSC-TERT.
- 在体内进行超声波刺激,通过触发工程细胞的胰岛素产生,恢复了糖尿病小鼠的正常血糖.
结论:
- SUPER通过超声波提供精确,非侵入性和无介质的基因表达控制.
- 该系统是安全的,在不同的细胞类型中有效,并在疾病模型中显示治疗潜力.
- 这项工作推动了超声波作为个性化医学的精确细胞和基因疗法的工具.
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Overview
02:11Reporter Genes
Reporter genes are a type of protein-coding gene that are often tagged to a gene of interest. Once inside a target cell, reporter genes usually produce visually identifiable characteristics like fluorescence and luminescence when expressed along with the gene of interest. Thus, reporter genes “report” the presence or absence of genes of interest in an organism, determine the gene expression pattern, or track the physical location of a DNA segment or protein in the cell.
Commonly used reporter...
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