CRISPR/Cas9システムは、ゲノム編集、転写調節、および染色体イメージングのための多用途プラットフォームとして登場しました。合成生物学の最近の進歩により、CRISPR/Cas9システムに条件付き応答性を付与するsgRNAの設計が可能になりました。アプタマー、リボザイム、アプタザイムなどの機能性核酸要素をsgRNAの特定の構造領域に組み込むことで、研究者は、低分子、タンパク質、内因性代謝物など、さまざまな分子シグナルに応答するシステムを開発しました。これらの設計されたsgRNAは、原核細胞と真核細胞の双方において、遺伝子編集、活性化、抑制、およびイメージングの時空間制御を可能にします。
中国の研究チームが今回、条件応答型CRISPR/Cas9システムの構造原理、設計戦略、および応用について概説し、合成生物学、疾患モデリング、および治療薬開発におけるその可能性を主張しています。また、これらのシステムの特異性、効率性、および適用性を向上させるための現在の課題と今後の方向性について議論しています。
[構成] 参考文献88件を含む23頁
1. Introduction
2. CRISPR-Cas9 as a Versatile Platform for Genomic Manipulation
2.1 Cas9 in Gene Editing: DNA Cleavage and Repair Mechanisms
2.2 Gene Regulation With dCas9: CRISPR Interference (CRISPRi) and CRISPR Activation (CRISPRa)
3. Structural Insights and Engineering Strategies for sgRNA
3.1 Structural Features and Identification of Key Functional Regions in sgRNA
3.2 Structural Hotspots for Functional sgRNA Engineering
3.3 Aptamers and Ribozymes: A Modular Toolkit for Programmable sgRNA
4. Application of Engineered sgRNA in the CRISPR/Cas9 System
4.1 Engineering Small-Molecule-Responsive sgRNAs for Prokaryotic CRISPR-Cas9 Regulation
4.2 Modular and Programmable sgRNAs for Advanced Gene Editing in Eukaryotic Cells
4.3 Engineering sgRNA for Programmable Control of Gene Expression in Eukaryotic Cells
4.4 Aptazyme-Engineered sgRNAs for Programmable Control of Gene Expression in Eukaryotic Cells
4.5 Dual-Color CRISPR Imaging of Genomic Loci in Live Eukaryotes via RNA Aptamer-Engineered sgRNAs
5. Conclusions and Perspectives
[図表リスト]
Fig. 4. Engineering ligand-responsive sgRNAs through the modular integration of small-molecule aptamers.
Fig. 11.
Table 1. RNA aptamers and ribozymes for regulating CRISPR systems and genome editing.
[出典] Review "Aptamer- and Ribozyme-Engineered sgRNAs for Conditional Control of CRISPR/Cas9 Function" Wei Wang (1) , Liting Li (2), Xiaohui Li (2), Qiulong Zhang (2,3), Yan Liu (2,4). Front Biosci (Landmark Ed) 2026-03-09. https://doi.org/10.31083/fbl47300
- Central Laboratory, The Second People's Hospital of Foshan (Affiliated Foshan Hospital of Guangdong Pharmaceutical University), 528000 Foshan, Guangdong, China.
- MOE Key Laboratory of Bioinorganic and Synthetic Chemistry, School of Chemistry, Sun Yat-sen University, 510275 Guangzhou, Guangdong, China.
- Key Laboratory of Pharmaceutical Analysis and Laboratory Medicine of Fujian Province, School of Pharmacy and Medical Technology, Putian University, 351100 Putian, Fujian, China.
- Department of Biochemistry and Molecular Biology, School of Basic Medicine, Guangdong Medical University, 524023 Zhanjiang, Guangdong, China.
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