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SGIRT:一种新型条件双向基因调控策略

  在神经系统中,许多基因不仅在较长发育时期内表达于多种细胞类型中,而且在不同细胞类型和不同发育时期中发挥不同的作用;如果在表达水平、细胞类型或发育时期等方面发生表达紊乱,就可能造成神经发育和功能异常,甚至导致神经精神疾病。对于这些基因,最为理想的研究方式是结合条件敲除和条件挽救,在特定细胞类型的特定发育时间窗内条件性敲除目的基因,从而精确分析其功能、对疾病的贡献和基因治疗的可能效应。但是,受限于现有的遗传工具,鲜有研究将这两者相结合。何苗团队发展了一种新型条件基因调控策略SGIRT(single-allele conditional gene inactivation and restoration via recombinase-based flipping of targeted genomic region),可以在同一等位基因上实现时空可控的条件失活和恢复。这一策略依赖于Cre与Flp两种重组酶对基因组上关键编码区的可逆翻转来调控基因表达,在敲除前和恢复后均能够完全保真内源基因的表达模式和剂量。依此策略,何苗团队建立了靶标X染色体上Rett综合征致病基因Mecp2的双向调控小鼠模型Mecp2CF,并结合多种重组酶小鼠和病毒工具,验证了这一模型的特异性、高效性和灵活性。这一研究不仅实现了Mecp2全敲除、全恢复和多种神经元类型中的条件敲除与恢复,并且验证了PV神经元中基因表达的恢复有能力挽救部分早期该神经元中Mecp2缺失造成细胞与行为表型。这项研究不仅为在复杂的神经系统中解析细胞类型和发育时期特异性的基因功能提供了灵活可靠的新策略,也将为Rett综合征等脑疾病的研究和治疗提供了重要工具与信息(Journal of Neuroscience, 2020, doi: 10.1523/JNEUROSCI.1044-20.2020)。