【Nat Commun.】华师大叶海峰项目团队创新性深入分析：非侵扰性远红外光促进的Split-Cre控制系统调整什么是基因整体上市

2025年11月，华北师范高中活力学员叶海峰钻研员销售团队在半月刊《Nature Communications》上发布了名为“A non-invasive far-red light-induced split-Cre recombinase system for controllable genome engineering in mice”(阅读答案联结：//pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32709899/)钻研成效。该钻研创建好几回种研究背景远红外光分析的裂解Cre-loxP体制，实现目标了利于远红外光对内人类基因做调空的必要性。

背景介绍

将会Cre-loxP协同指标网络组识体制将会合理有效果克服焦虑症各种种类协同高技术设备的非特喜欢的人或协同工作能力低等短处，近些年来已日渐在模块染色体隔代遗传实验探讨行业居于主体位置。Cre-loxP高技术设备和有机有机检查是否式成脂构建，可控制染色体隔代遗传协同的时候特喜欢的人，因此，有机有机检查是否式成脂的Cre-loxP具组识癌细胞致癌性、漏洞、脱靶等优势，这类先天之精管实验探讨上常用的tamoxifen成脂的Cre-loxP指标网络组识体制，tamoxifen将会会出现心模块障碍物等临床表现[1]，应响实验探讨结杲。与有机有机检查是否式成脂指标网络组识体制差距较，光隔代遗传学避免出现地方了有机有机检查是否式成脂指标网络组识体制的优势。可是，UV成脂的Cre-loxP指标网络组识体制[2]仍具组识癌细胞致癌性；蓝光成脂的CRY2-Cre指标网络组识体制[3]，因为吸收组识技能不佳、协同工作能力低等故障，全部在体里实验探讨采用的具体步骤中仍具片面性性。远红外光和近红外辐射源将会合理有效果的构建到组识和器宫中[4]。

叶海峰分析员创业团队通过split-Cre合拼体统化和远红外光(FRL)可诱骗光隔代遗传体统化成立了远红外光诱骗的split Cre-loxP风险管理系统(FISC，far-red light-induced split Cre-loxP system)。在该风险管理系统中，Cre酶被划分两只情节，N端Cre凝固到一Coh2结构类型特征，凝固呈现出来CreN-Coh2球血清;C互联网Cre凝固到一DocS结构类型特征，凝固呈现出来DocS-CreC球血清;在FRL照射状态下， Coh2和DocS在强吸引力的反应下相结合，导致Cre酶也被如何组合起来[5]。该风险管理系统，更具本底固化低，无显著的細胞毒副作用，合拼吸收率高，时间段可以控制 性等优势特点。确保了状态性非渗入的什么是基因国家宏观调控原则，养家糊口物分析和进行治疗具备新一种效果的软件工具。

研究结果
 

FISC系统建立及优化

系统的设计对Cre酶的型式浅析，将Cre酶CreN59/CreC60剥离，搭建FISC系统的(图1a)。在FRL照明环境下，DocS-CreC60在校园营销推广活动的环节之中所构建表达出与Coh2-CreN59紧密结合，Cre酶1个精彩片段直接组合起来，可以肿瘤切除1个loxP位点间的DNA队列(图1b)。成了减小原型的影晌，加强DNA合拼速度搭建了3个FRL对答的开启子PFRLx(图1c)，并对与众不同开启子的开启结局采取较好，结局看到在TATA开启子的调节环境下，DocS-CreC60的光成脂合拼速度好些(图1d)；4个质粒比称为10:1:1:20时共转染HEK293受损细胞时，FRL成脂的DNA合拼速度较高(图1e)；L9/L9下载链接手段在FRL成脂时DNA合拼速度较高(图1f)。

图1 FISC的设计与优化
 

FISC体系的DNA重组性能

成了介绍信在哺乳期间食草动物体細胞核中对Cre酶抗逆性的的的作用，在HEK-293体細胞核转染FISC质粒和含带loxP位点的生态荧光血清(EGFP)或荧光素计划书酶(Luciferase reporter)人类染色体，結果表示，有着FISC的体細胞核在FRL的的作用印发生整顿，无FRL时人类染色体整顿总体水平不高(图2a, b)，且DNA整顿的工作效率与FRL太阳日照期限晒承载力和太阳日照期限晒期限则呈现出正关于内在联系(图2c, d)。不仅要HEK-293体細胞核外，FISC也会刺激任何体細胞核的人类染色体整顿(图2e)，利用光掩膜设定FRL影响的三维的空间板块(图2f)，介绍信了该程序性的高三维的空间辩别性。FISC程序性中，FRL是没有非常明显的体細胞核渗透性且有着最高效的DNA整顿。

图2 FISC系统特性
 

野生小鼠体内FISC系统DNA重组

接下去来对FISC设计是不是能在昆虫人体树立用途做好与探讨。小鼠尾血管高压低压注射液体3个质粒的FISC设计，8h后FRL的射进来的角小鼠腹腔，最终结果信息显示，FRL的射进来的角12h展示出高荧光素酶生物(图3a, b)。另外对有所不同的光诱发设计做好对比出现 ，挟带FISC设计的小鼠，光照强度后荧光素酶生物突出高过各种设计图(图3b, c)。

图3 野生型BALB/c小鼠FISC诱导的DNA重组
 

AAV介导的FISC系统诱导tdTomato小鼠基因重组

AAV媒体作菌物科学研究剖析和临床医学手术来诊治手术来诊治的先选木马媒体，享有较低的免疫性原性和至癌概率。只为使该定制在素的慢性病手术来诊治中享有更加發展巨大的选用發展前途，因为说科学研究剖析人员管理在AAV媒体将FISC定制使用tdTomato小鼠。致使AAV媒体的存储空间约束，因为将FISC定制再一次定制3个AAV木马媒体(图4a)。将3个木马媒体搭配在尾门静脉打到小鼠人体(图4b, c)，3周后荧光影像现示暴漏自己于FRL下的小鼠比未暴漏自己于FRL下的小鼠表观遗传转导率提升17.7倍(图4d, e)，还有查重遇到肝中手机信号最吊(图4f, g)，对肝企业来qRT-PCR和WB剖析(图4h, i)，AAV媒体介导的FISC定制在FRL射进来的角状况下表观遗传表答出水平方向和蛋清表答出水平方向均明显增强，肝企业切开结论也证明信了FRL成脂下表答出提升(图4j)。上结论说明，与另外2种给要方法相对于，AAV中成药手术来诊治FISC定制在人体体现出极高的机械性能，享有作另一种临床医学手术来诊治手术来诊治计划书潜在性發展發展前途。

 

图4 AAV介导的DNA重组在tdTomato鼠中的应用
 

小结

FISC系统可通过AAV在动物体内实现高效的基因重组，能够进行条件性的基因操作，并且具有良好的时间可控性、高渗透性、低毒性和低侵袭性的特点。因此，FISC系统可用于多领域的基因编辑工作。

 

参考文献：
【1】Werfel S, Jungmann A, Lehmann L, Ksienzyk J, Bekeredjian R, Kaya Z, Leuchs B, Nordheim A, Backs J, Engelhardt S, Katus HA, Müller OJ. Rapid and highly efficient inducible cardiac gene knockout in adult mice using AAV-mediated expression of Cre recombinase. Cardiovasc Res. 2014 Oct 1;104(1):15-23. doi: 10.1093/cvr/cvu174. Epub 2014 Jul 31. PMID: 25082846.

【2】Inlay, M. A. et al. Synthesis of a photocaged tamoxifen for light-dependent activation of Cre-ER recombinase-driven gene modification. Chem. Commun. 49, 4971–4973 (2013).

【3】Taslimi, A. et al. Optimized second-generation CRY2-CIB dimerizers and photoactivatable Cre recombinase. Nat. Chem. Biol. 12, 425–430 (2016).

【4】Chen, S. et al. Near-infrared deep brain stimulation via upconversion nanoparticle-mediated optogenetics. Science 359, 679–684 (2018).

【5】Barak, Y. et al. Matching fusion protein systems for affinity analysis of two interacting families of proteins: the cohesin-dockerin interaction. J. Mol. Recognit. 18, 491–501 (2005).

 

重用Cre病毒载体列表



 

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