使用可编程、多输入加工的CRISPR引导RNA对内源性基因表达的逻辑调控

浦项工科大学金钟民教授的团队利用基于逻辑门的决策来构建控制基因的电路。

　　

导游通常是帮助游客指路，但如果他们提供针对个人兴趣的个性化服务，体验可能会大大提高。最近，研究人员已经将指导酶的向导RNA转化为一种能够控制网络以响应各种信号的智能RNA。这一创新研究在学术界引起了极大的关注。 

浦项工业大学生命科学系的金钟民教授和姜汉松、朴东源博士组成的研究小组开发出了多信号处理指南RNA。这种引导RNA可以被编程来逻辑地调节基因表达。他们的研究结果最近发表在国际分子生物学和生物化学杂志《核酸研究》上。 

CRISPR/Cas系统通常被称为“基因剪刀”，是一种能够编辑基因序列以增加或删除生物功能的技术。这项技术的核心是一种引导RNA，它可以指导酶在特定位置编辑基因序列，这种技术被用于治疗遗传疾病和基因工程作物等多个领域。尽管RNA工程的进步推动了对响应生物信号的引导RNA的研究，但实现对基因网络的精确控制以响应多种信号仍然具有挑战性。 

在这项研究中，该团队将CRISPR/Cas系统与生物计算相结合，以克服这些限制。生物计算是一种连接电子电路等生物组件来编程细胞和生物体活动的技术。研究人员实现了一种指导RNA基因电路，能够根据输入做出决策，类似于布尔逻辑门，这是数字化信号操作中输入输出关系的基本表示之一。

 该团队成功控制了参与大肠杆菌代谢和细胞分裂的必要基因，展示了将多个逻辑门结合起来处理各种信号和复杂输入的能力。他们利用这个回路在适当的水平上控制细胞形态和代谢流。 

这项研究具有重要意义，因为它整合了现有的系统和技术来精确控制基因网络，使生物体能够处理、整合和响应各种信号。这超出了向导rna仅仅将酶引导到特定位置的作用。 

浦项工科大学教授金钟民表示:“通过此次研究，可以根据与疾病相关的复杂遗传回路中的生物信号，精确设计基因疗法。”他补充说:“RNA分子工程使基于软件的结构设计变得简单，这将大大促进癌症、遗传疾病、代谢疾病等个性化治疗的发展。” 

该研究得到了韩国科学和信息通信技术部和韩国国家研究基金会的资助，并得到了韩国国家研究基金会和教育部的LINC项目、韩国基础科学研究院的项目和教育部赞助的LINC 3.0、韩国健康产业振兴研究院(KHIDI)的韩国健康技术研发项目、庆北、浦项食品技术研究开发(R&D)中心培育支援计划、浦项工业大学(IBS POSTECH)。