mRNAのセンシングとサイレンシングのための蛍光RNAによってライトアップされた活性化可能なCRISPR転写回路

Activatable CRISPR Transcriptional Circuits Lighted up by Fluorescent RNA for mRNA Sensing and Silencing.

• Zhan-Ming Ying
• Fenglin Wang
• Xia Chu
• Ru-Qin Yu
• Jian-Hui Jiang

抄録

CRISPR-dCas9システムは、細胞固有の情報で正確に活性化され、スマートセンサーや治療戦略の開発能力を向上させる。我々は、gRNA活性化のためのハイブリダイゼーションを媒介とした構造スイッチングを用いて、生きた細胞内でmRNAのセンシングとサイレンシングを可能にする活性化可能なdCas9転写回路を初めて開発したことを報告する。ヘアピン構造でスペーサー配列をブロックしたgRNAを設計し、mRNAのハイブリダイゼーションによりgRNAの構造スイッチングを誘導し、レポーターRNAの転写を活性化する。ライトアップRNAレポーターを用いて開発したmRNAセンサーは、薬剤処理下の細胞や異なる細胞株において、サバイビンmRNAを高感度かつ高速にイメージングすることができます。さらに、レポーターRNAに小さなヘアピンRNAを組み込むことでフィードバック回路を設計。腫瘍細胞のアポトーシスを誘発するサバイビンの動的センシングとサイレンシングのためのスマートな戦略を示している。この回路は、細胞特異的なセンシングおよび治療戦略を開発するための広範な適用可能なプラットフォームを示している。

CRISPR-dCas9 systems precisely activated with cell-specific information improve abilities to develop smart sensors or therapeutic strategies. We report the first development of an activatable dCas9 transcriptional circuit that enables sensing and silencing of mRNA in living cells using hybridization-mediated structure switching for gRNA activation. The gRNA is designed with the spacer sequence blocked by a hairpin structure, and mRNA hybridization induces gRNA structure switching and activates transcription of reporter RNA. A mRNA sensor developed using light-up RNA reporter shows high sensitivity and fast-response imaging of survivin mRNA in cells under drug treatments and different cell lines. Furthermore, a feedback circuit is engineered by incorporating a small hairpin RNA in reporter RNA. It demonstrates a smart strategy for dynamic sensing and silencing of survivin with induced tumor cell apoptosis. This circuit illustrates a broadly applicable platform to develop cell-specific sensing and therapeutic strategies.

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