CRISPR 基因编辑提供了前所未有的基因组和转录组控制,可精确调节细胞功能和表型。然而,将必要的 CRISPR 成分递送至治疗相关的细胞类型且不产生细胞毒性或意外副作用仍然具有挑战性。病毒载体存在基因组整合和免疫原性的风险,而非病毒递送系统难以适应不同的 CRISPR 载体,而且许多系统具有高度的细胞毒性。精氨酸-丙氨酸-亮氨酸-丙氨酸 (RALA) 细胞穿透肽是一种两亲性肽,它通过与带负电荷的分子的静电相互作用自组装成纳米颗粒,然后将它们递送到细胞膜上。与其他非病毒方法相比,该系统已用于将 DNA、RNA 和小阴离子分子递送至原代细胞,且细胞毒性较低。鉴于 RALA 的低细胞毒性、多功能性和有竞争力的转染率,我们旨在将这种肽建立为一种新的 CRISPR 递送系统,适用于各种分子格式,适用于不同的编辑模式。我们报告称,RALA 能够有效地封装 DNA、RNA 和核糖核酸蛋白 (RNP) 格式的 CRISPR 并将其递送至原代间充质干细胞 (MSC)。RALA 与市售试剂之间的比较表明,其细胞活力更佳,可导致更多的转染细胞并维持细胞增殖能力。然后,我们使用 RALA 肽将报告基因敲入和敲除到 MSC 基因组中,以及转录激活治疗相关基因。总之,我们将 RALA 确立为一种强大的工具,可以更安全有效地以多种货物格式递送 CRISPR 机制,用于广泛的基因编辑策略。
线粒体是一种特殊的细胞结构,可以燃烧燃料产生能量,当它们调整活动时,它们会自然分裂或融合在一起。先前的研究表明,在肥胖期间,脂肪细胞的线粒体会过度分裂,导致细胞燃料燃烧效率降低。正如本章所总结的那样,研究小鼠肥胖的研究人员发现,RalA 蛋白是线粒体健康和脂肪细胞代谢之间的关键联系。经过基因改造,脂肪细胞中缺乏 RalA 的雄性小鼠在喂食高脂肪饮食时比正常小鼠更瘦。然后,科学家比较了适应正常雌性小鼠(上文标记为 WT)或经过基因改造,缺乏 RalA(KO)的雌性小鼠的细胞培养的脂肪细胞。通过荧光显微镜观察细胞内的线粒体活动(粉色)和脂肪滴(绿色)。如上所示,与正常小鼠相比,缺乏 RalA 的小鼠的脂肪细胞具有更高的线粒体活动。进一步的实验证实,RalA 通过破坏线粒体功能来抑制脂肪细胞代谢,为肥胖过程中代谢如何变化以及脂肪如何堆积提供了新的见解。
胶质母细胞瘤(GBM)是胶质瘤最具侵略性的形式,也是中枢神经系统的常见原发性肿瘤,占神经胶质瘤的约50%,中位寿命为诊断为15个月。GBM被归类为稀有癌症(年度发病率1/33.330个个体),并且由于其异质微环境代表了手术切除后的治疗逃生和复发性的战略网络,因此在脑肿瘤中尤其具有挑战性。目前,复发性GBM尚无巩固治疗。在这种情况下,细胞之间的通信在GBM耐药性中起关键作用:更具体地说,GBM细胞形成隧道纳米管(TNT),可能参与肿瘤进展和复发。TNT是基于肌动蛋白的高动力膜突起,使细胞能够在长距离上直接互动,并在癌症进展和恶性肿瘤中起着核心作用。与TNTS形成有关的蛋白质之一是RALGPS2 RAS依赖性的鸟嘌呤核苷酸交换因子(GEF)的Rala GTPase,其在G523NS患者衍生的GBM细胞系中的敲低会影响细胞的增殖。该项目旨在研究TDARK RALGSP2的潜在作用,Tdark Ralgsp2是RALA GTPASE,在GB发病机理和/或进展中的RAS无依赖性鸟嘌呤核苷酸交换因子(GEF)。实际上,Ralgps2似乎参与了GB细胞中细胞增殖和运动性的调节。从拟议的研究中得出的结果将有助于更好地了解这种罕见疾病的未知方面,并确定未来药物设计的新目标。
相关性溶血磷脂酸 (LPA) 受体 (PubMed:9070858, PubMed:19306925, PubMed:25025571, PubMed:26091040)。在肌动蛋白细胞骨架重组、细胞迁移、分化和增殖中发挥作用,从而有助于对组织损伤和感染因子的反应。通过异源 G 蛋白的 G(i)/G(o)、G(12)/G(13) 和 G(q) 家族激活下游信号级联。信号抑制腺苷酸环化酶活性并降低细胞 cAMP 水平 (PubMed:26091040)。信号传导触发细胞质 Ca(2+) 水平的增加 (PubMed:19656035, PubMed:19733258, PubMed:26091040)。激活 RALA;这导致磷脂酶 C (PLC) 的激活和肌醇 1,4,5-三磷酸的形成 (PubMed:19306925)。信号传导介导下游 MAP 激酶的激活 (通过相似性)。有助于调节细胞形状。促进神经元细胞中肌动蛋白细胞骨架的 Rho 依赖性重组和神经突回缩 (PubMed:26091040)。促进 Rho 的激活和肌动蛋白应力纤维的形成 (PubMed:26091040)。通过激活 RAC1 促进迁移细胞前缘板状伪足的形成(通过相似性)。通过其作为溶血磷脂酸受体的功能,在趋化性和细胞迁移中发挥作用,包括对损伤和创伤的反应(PubMed:18066075,PubMed:19656035,PubMed:19733258)。通过与 CD14 相互作用,在引发对细菌脂多糖 (LPS) 的炎症反应中发挥作用。促进对溶血磷脂酸的细胞增殖。正常骨骼发育所必需的。可能在成骨细胞分化中发挥作用。正常大脑发育所必需的。成人齿状回中新形成的神经元正常增殖、存活和成熟所必需的。在疼痛感知和神经性疼痛的引发中发挥作用(通过相似性)。