[发明专利]通过适体介导的多腺苷酸化调节来外源性控制哺乳动物基因表达

说明书

本公开的实施方案涉及表达构建体的用途，其中至少一个polyA信号嵌入可表达的转录物的上游，例如，诸如在转录物的5'UTR内。在某些实施方案中，polyA信号包含在配体‑结合适体内，并且配体与适体的结合或其缺乏指示可表达的转录物的结果。在特定的实施方案中，配体的不存在导致在其5'UTR中具有polyA的表达的转录物被表达，但然后被降解，而配体的存在导致可表达的转录物在表达后的降解被抑制。在同一表达构建体上可存在多于一个配体‑结合适体。

本申请要求于2015年11月12日提交的美国临时专利申请序列第62/254,435号的优先权，所述专利申请通过引用整体并入本文。

关于联邦政府资助的研究或开发的声明

本发明是在国立卫生研究院授予的第1RO1EB013584-02号下由政府资助完成的。政府对本发明享有一定的权利。

技术领域

本公开的实施方案至少涉及细胞生物学、分子生物学、基因调节、基因疗法、干细胞疗法、医学、分子成像、生物传感器和诊断学。

发明背景

为了阐明特定基因产物的功能或在安全范围内生成治疗性蛋白质，精确控制转基因表达的能力一直是不可或缺的。目前有几种基因调节系统可用^1-3，它们已被证明是非常强大的实验工具。然而，尽管它们具有实用性，但这些系统由于它们依赖于杂合转录反式激活因子和专门的启动子而具有一些实际限制。这些限制包括：(i)需要具有两个转录单元，一个用于表达反式激活因子，另一个用于表达要被调节的转基因。因此，使用这些系统需要共同引入两种表达构建体。(ii)来自杂合反式激活因子表达的潜在毒性(例如诱导针对作为外来蛋白的反式激活因子的宿主免疫应答，反式激活因子对内源性转录的作用等)。(iii)由于需要专门的启动子，因此难以将此类系统以组织特异性方式用于调节。(iv)有限数量的可用于实验和治疗性应用的小诱导物分子(由于有限数量的可用系统)。这些限制可以通过基因调节系统来克服，所述基因调节系统包含RNA，基本上由RNA组成或仅由RNA组成，所述基因调节系统不涉及任何反式激活蛋白和专门的启动子。已经报告了用于控制基因表达的完全基于RNA的机制的存在。具体地，已经描述了基于自催化核酶的调节的系统⁴，为开发只有RNA的系统提供了令人信服的合理性，所述系统在基因疗法和生物学研究中具有更广泛得多的应用。

与基于使用反式激活因子控制转录的基因调节系统相反，本文提供的基于polyA的系统不需要任何蛋白反式激活因子产物的表达，并且不依赖于任何专门的启动子元件的使用，因此在理论上代表一种‘便携式’调节系统，其可被‘嵌入’任何内源基因或工程化的载体转录单元。因此，该系统只需要一个转录单元(一个表达构建体)，并且是启动子灵活性的，以便其可用于以组织特异性(空间)和时间方式调节转基因。因为多腺苷酸化是所有哺乳动物细胞中发生的普遍过程，因此所描述的系统是广泛适用的。

由于现有技术的限制，尚未充分利用的基因调节的另一个重要应用领域是使用基因调节系统作为生物传感器用于体内检测特定细胞蛋白质表达或病理事件的能力。此类生物传感器平台可以提供关于生物分子水平波动的体内时间和空间信息，并且输入信息可用于调节细胞行为或生成用于成像或检测的报告信号。例如，基因调节系统可以与作为其配体的致癌蛋白质结合，并作为响应打开或关闭一组特定的基因。这些基因可生成用于定量检测或成像的报告信号，影响代谢途径的过程或表达治疗性蛋白质。特定细胞蛋白质的分子传感将允许显示活细胞中疾病背后的生化异常。此类技术可用于通过监测特定标志物蛋白的表达来监测临床治疗的进展，并且在具体的实施方案中，形成使得能够测试和开发新的治疗范例的重要平台。此外，此类技术可用于理解特定基因产物在生物过程和疾病发展中的作用。