一种基因环路诱导表达调控方法技术

本发明专利技术首次提出了一种齐墩果酸调控的基因环路诱导表达调控系统及方法，所述系统包括信号感受装置、信号处理装置、信号报告效应装置；其进一步包括启动装置及关闭装置。本发明专利技术通过所述系统中各装置的协同作用下实现目的基因的表达或终止表达。本发明专利技术还提出了一种含有所述系统的细胞及微胶囊。本发明专利技术还提出了所述调控系统用于调控胰岛素及GLP-1表达并用于协同治疗肝病合并糖尿病。

Gene loop induced expression regulation method

The present invention proposes a gene loop of oleanolic acid regulated expression system and method, the system comprises a signal sensing device, signal processing device, signal device further includes the effect of the report; starting device and closing device. The invention realizes the expression or termination of the target gene through the synergistic action of the devices in the system. The invention also provides a cell and microcapsule containing the said system. The invention also proposes that the regulation system is used for regulating the expression of insulin and GLP-1 and for synergistic treatment of liver disease and diabetes.

【技术实现步骤摘要】
一种基因环路诱导表达调控方法
本专利技术涉及哺乳动物细胞合成生物学与疾病基因或细胞治疗
，集传统药物治疗和基于合成生物学的细胞治疗的联合，具体涉及一种基因环路诱导表达调控系统及调控方法和在治疗肝病合并糖尿病中的应用。
技术介绍
合成生物学旨在以工程学思想作为指导，对生物分子系统进行遗传学改造、对生命过程或生物体进行有目标的设计、改造、乃至重新合成，使细胞和生物体具备某些特定新功能的新兴学科。利用合成生物学的方法和理论可以创造针对生物医药、环境能源、生物材料等问题的新“生命体系”。经过近十年的飞速发展，合成生物学从起步到现在，已经在多个应用领域取得重大进展。尤其是在哺乳动物细胞合成生物学领域，人们设计、构建了多种可控的基因遗传电路用于诊断、治疗代谢疾病、癌症、免疫等相关疾病。糖尿病是当前威胁全球人类健康的最重要的慢性流行性疾病之一。全球糖尿病患者超过3.6亿。仅我国糖尿病患者已超过1亿，成为全球糖尿病患者最多的国家。相关调查资料显示，糖尿病并发症是糖尿病对机体的危害最重要的原因之一，其中糖尿病与肝脏疾病的并发概率非常高，比如糖尿病酮症酸中毒时肝损害程度会明显加重。还有相关文献报道，肝损伤也会引起血糖升高等糖尿病症状，慢性丙型肝炎患者的糖尿病并发率为21％～50％。一般糖尿病会引起肝组织结构损伤，而肝损伤会严重影响糖代谢而导致糖尿病，因此两者之间形成恶性循环。临床研究显示，8.4％的2型糖尿病及2.1％的I型糖尿病患者为HCV阳性，50％～80％的慢性肝病患者存在糖耐量异常的情况。目前，传统的糖尿病和肝病治疗方式依赖于改变生活方式以及一些传统的药物治疗，而这些治疗方案对大多数病人并无显著疗效。甚至一些治疗糖尿病的化学药物会一定程度改变代谢途径导致肝毒性或肝损伤，并不能让肝损伤等并发症得到有效改善，所以说糖尿病的治疗往往顾此失彼。同时新型药物的研发大多都有成本高，周期长的问题，即使能上市，其价格也很昂贵。齐墩果酸(OA)是一种三萜类小分子，它广泛地分布于几乎整个植物界。OA和它的衍生物具有众多潜在的药理学活性，如保肝效应和抗炎、抗氧化、抗癌活性。而且OA已经成为当下有效治疗肝损伤等疾病的上市非处方类保肝药物，价格便宜，可谓物美价廉。但是当前还没有关于OA可以用于调控胰岛素或胰高血糖素样肽并且治疗糖尿病的报道。
技术实现思路
本专利技术利用合成生物学设计理念，公开了一种基因环路诱导表达调控系统(例如，以齐墩果酸和强力霉素(doxycycline)共同调控)，可以实现同时治疗一种或多种疾病(例如，糖尿病和/或肝脏疾病)的目的。本专利技术提出了一种基因环路诱导表达调控方法，所述方法由基因环路诱导表达系统调控，所述基因环路诱导表达系统包括信号感受装置、信号处理装置、信号报告效应装置；当所述信号感受装置感知外界信号，所述信号感受装置被激活，通过所述信号处理装置将所述外界信号转化为细胞内部信号，并激活细胞内信号通路，磷酸化所述信号处理装置中的转录激活因子，从而激活所述信号报告效应装置中的启动子表达目的基因。所述方法进一步包括：利用启动装置提供用于被所述信号感受装置识别的外界信号。所述方法进一步包括：利用关闭装置解除所述信号报告效应装置中的重组转录因子与其特异识别的操纵子之间的结合，从而终止目的基因的表达。其中，所述启动装置含有能识别所述信号感受装置的小分子化合物。优选地，所述启动装置含有的小分子化合物包括齐墩果酸、熊果酸、或胆汁酸衍生物。其中，所述信号感受装置含有能识别所述启动装置的小分子化合物的受体，所述受体能使细胞感知外界信号，并激活细胞内信号通路。优选地，所述信号感受装置含有的受体包括齐墩果酸受体、熊果酸受体、或胆汁酸受体GpBAR1。其中，所述信号处理装置含有转录激活因子。优选地，所述信号处理装置的含有的转录激活因子包括TetR、PmeR、VanR、CabR或TtgR。其中，所述信号报告效应装置含有单一报告或含有两种报告，所述单一报告是用于检测报告系统基因表达或蛋白表达，所述两种报告是用于同时检测报告系统基因表达和蛋白表达。优选地，所述信号报告效应装置用于检测报告系统SEAP、EGFP、胰岛素、GLP-1其中任意一种表达，或用于同时检测报告系统基因表达和蛋白表达，包括SEAP-2A-insulin、SEAP-2A-GLP-1、EGFP-2A-GLP-1。其中，所述关闭装置含有能解除信号处理装置含有的转录激活因子与启动子之间结合的小分子化合物。其中，优选地，所述关闭装置含有的能解除信号处理装置含有的转录激活因子与启动子之间的结合的小分子化合物，包括强力霉素、对羟基苯甲酸、香草酸、苯甲酸或皮根素。本专利技术首先提出了一种基因环路诱导表达调控系统，所述系统包括信号感受装置、信号处理装置、信号报告效应装置。其中，所述信号感受装置含有能识别所述启动装置的小分子化合物的受体，所述受体能使细胞感知外界信号，并激活细胞内信号通路。所述信号感受装置可以是一种胆汁酸受体GpBAR1(G蛋白偶联受体)，该受体可以是哺乳动物来源的，例如人源或鼠源的，该受体可以被齐墩果酸(OA)、熊果酸(UA)或者其它胆汁酸衍生物小分子激活，该受体可激活细胞内下游cAMP-PKA信号通路。所述外界信号包括所述信号感受装置能感知识别的外界信号分子如齐墩果酸(OA)、熊果酸(UA)或其它胆汁酸衍生物等。优选地，所述信号感受装置是人源的胆汁酸感受器(GpBAR1)。优选地，所述胆汁酸受体GpBAR1的表达可以通过不同活性的启动子来表达，主要包括PhCMV、PSV40、PTetO7、pUC57、PhCRE、PhCRE-Tight、PNF-κb、PNFAT、PARE。其用于能使细胞感知外界信号分子如齐墩果酸(OA)、熊果酸(UA)等。其中，所述信号处理装置能使细胞将其感知到的所述外界信号转化为细胞内部信号。所述信号处理装置可以是一种人工合成的转录激活因子TetR-CREB1，该处理器中的TetR蛋白可被其它多种能与特定DNA序列结合的蛋白所替代，例如PmeR、VanR、CabR、TtgR等。而CREB1蛋白则不变，可以是人源或其它哺乳动物来源的CREB1全长或核心序列。TetR与CREB1之间可以由连接肽融合，连接肽长度从0-30个氨基酸不等。同时TetR与CREB1之间前后位置可以互换，即TetR可以连接到CREB1的C端，也可以连接到N端，并且都有活性。所述信号处理装置可在细胞中合成TetR-CREB1重组转录因子蛋白，其用于能使细胞将外界刺激信号转化为细胞内部信号，及激活细胞内cAMP信号通路。所述信号报告效应装置含有单一报告或含有两种报告，所述单一报告是用于检测报告系统基因表达或蛋白表达；所述两种报告是用于同时检测报告系统基因表达和蛋白表达。其中，所述信号报告效应装置能使细胞在所述信号感受装置和所述信号处理装置的协同下，将外界信号以报告基因表达的方式体现出来。所述信号报告效应装置可以是一种人工合成的启动子与报告基因系统(PhCMVmin*-Reporter)、(PhCMVmin*＝tetO7-PhCMVmin)等，能使细胞在感受和处理装置的协同下，将外界信号以报告基因表达的方式体现出来(例如：SEAP、EGFP等)，也可用于表达药物蛋白胰岛素、GLP-1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基因环路诱导表达调控方法，其特征在于，所述方法由基因环路诱导表达系统调控，所述基因环路诱导表达系统包括信号感受装置、信号处理装置、信号报告效应装置；当所述信号感受装置感知外界信号，所述信号感受装置被激活，通过所述信号处理装置将所述外界信号转化为细胞内部信号，并激活细胞内信号通路，磷酸化所述信号处理装置中的转录激活因子，从而激活所述信号报告效应装置中的启动子表达目的基因。

【技术特征摘要】
1.一种基因环路诱导表达调控方法，其特征在于，所述方法由基因环路诱导表达系统调控，所述基因环路诱导表达系统包括信号感受装置、信号处理装置、信号报告效应装置；当所述信号感受装置感知外界信号，所述信号感受装置被激活，通过所述信号处理装置将所述外界信号转化为细胞内部信号，并激活细胞内信号通路，磷酸化所述信号处理装置中的转录激活因子，从而激活所述信号报告效应装置中的启动子表达目的基因。2.如权利要求1所述的基因环路诱导表达调控方法，其特征在于，所述方法进一步包括：利用启动装置提供用于被所述信号感受装置识别的外界信号。3.如权利要求1或2所述的基因环路诱导表达调控方法，其特征在于，所述方法进一步包括：利用关闭装置解除所述信号报告效应装置中的重组转录因子与其特异识别的操纵子之间的结合，从而终止目的基因的表达。4.如权利要求2所述的基因环路诱导表达调控方法，其特征在于，所述启动装置含有能识别所述信号感受装置的小分子化合物。5.如权利要求1或2所述的基因环路诱导表达调控方法，其特征在于，所述信号感受装置含有能识别所述启动装置的小分子化合物的受体，所述受体能使细胞感知外界信号，并激活细胞内信号通路。6.如权利要求1或2所述的基因环路诱导表达调控方法，其特征在于，所述信号报告效应装置含有单一报告或含有两种报告，所述单一报告是用于检测报告...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶海峰，薛帅，尹剑丽，邵佳伟，杨林凤，王义丹，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：上海,31