p53によって媒介される細胞シグナル伝達イベントをリダイレクトするためのRNAベースの遺伝子調節装置の合成

理論的根拠：p53遺伝子はよく知られている腫瘍抑制因子であり、その変異はしばしば腫瘍の発生と発達に寄与します。p53変異の多様性と複雑さのため、まだ効果的なp53遺伝子治療はありません。この研究では、細胞の野生型p53タンパク質を効果的に感知し、下流の遺伝子機能を柔軟に調節できるアプタザイムスイッチを設計および構築しました。Cre-LoxpおよびDCAS9-VP64ツールと組み合わせたこの人工装置の適用は、腫瘍細胞に対する正確に標的となる殺害効果を達成しました。方法：アプタマーのp53タンパク質に対する親和性は、SPRによって検証されました。p53アプタザイムおよび遺伝子回路は化学的に合成されました。遺伝子回路の機能は、細胞増殖アッセイ、アポトーシスアッセイ、ウエスタンブロットによって検出されました。ヌードマウス移植腫瘍実験を使用して、in vivoでの腫瘍細胞に対する遺伝子回路の阻害効果を評価しました。結果：SPR実験の結果は、p53アプタマーRNA配列がp53タンパク質との堅牢な結合効果を有することを示しました。p53アプタザイムは、野生型p53タンパク質を効率的に感知し、細胞内で自己切断を開始する可能性があります。P53 Aptazymeに基づいて設計されたCRE-P53 Aptazyme遺伝子回路とDCAS9-VP64/SGRNA媒介遺伝子回路は、in vitroで野生型P53欠損癌細胞のアポトーシスを促進し、成長を促進しました。さらに、遺伝子回路は、in vivoでの腫瘍にも有意な阻害効果がありました。結論：この研究は、p53特異的認識のための新規で効率的なリボザイムスイッチを開発し、細胞タンパク質に結合するアプタザイムのモジュール戦略を提供しました。さらに、P53 Aptazymeは、他の合成生物学的ツールとの複合用途を介して腫瘍の成長を阻害し、癌療法の新しい視点を提供しました。

Rationale: The p53 gene is a well-known tumor suppressor, and its mutation often contributes to the occurrence and development of tumors. Due to the diversity and complexity of p53 mutations, there is still no effective p53 gene therapy. In this study, we designed and constructed an aptazyme switch that could effectively sense cellular wild-type p53 protein and regulate downstream gene function flexibly. The application of this artificial device in combination with Cre-LoxP and dCas9-VP64 tools achieved a precisely targeted killing effect on tumor cells. Methods: The affinity of the aptamer to p53 protein was verified by SPR. p53 aptazyme and gene circuits were chemically synthesized. The function of the gene circuit was detected by cell proliferation assay, apoptosis assay and Western blot. The nude mouse transplantation tumor experiment was used to evaluate the inhibitory effect of gene circuits on tumor cells in vivo. Results: The results of the SPR experiment showed that the p53 aptamer RNA sequence had a robust binding effect with p53 protein. The p53 aptazyme could efficiently sense wild-type p53 protein and initiate self-cleavage in cells. The Cre-p53 aptazyme gene circuit and dCas9-VP64/sgRNA mediated gene circuit designed based on p53 aptazyme significantly inhibited the growth and promoted the apoptosis of wild-type p53-deficient cancer cells in vitro. In addition, the gene circuits also had a significant inhibitory effect on tumors in vivo. Conclusion: The study developed a novel and efficient ribozyme switch for p53-specific recognition and provided a modular strategy for aptazyme binding to cellular proteins. In addition, the p53 aptazyme successfully inhibited tumor growth through a combined application with other synthetic biological tools, providing a new perspective for cancer therapy.