這一分子工具有望成基因調控新“秘鑰”

　　近年來，環狀單鏈DNA（Css DNA）因其穩定性高、免疫原性弱、可編程性強，成為基因調控、細胞治療等醫學合成生物學領域很有潛力的分子工具之一。

　　近期，中國科學院杭州醫學研究所研究員宋杰團隊針對此前開發的Css DNA調節器1.0 版的局限，成功研發出Css DNA調節器2.0 版，為合成生物學在基因調控領域提供了創新思路與方法。相關成果發表于《科學進展》。

　　宋杰團隊一直聚焦環狀單鏈DNA生物學效應及基因治療研究。他們的前期研究表明，Css DNA可作為可編程的基因表達載體，在哺乳動物細胞和無細胞蛋白質表達系統中實現基因表達的抑制與重新激活，從而成為基因調控領域的新興力量。

　　團隊此次研發的升級版Css DNA調節器主要解決了阻斷鏈設計的限制問題。他們通過在阻斷鏈交聯位置引入雙鏈橋結構的方法，既保證了對Css DNA表達的抑制，又使觸發輸入鏈不受序列限制；同時利用ATP、APE1和RNase H等內源性分子調節雙鏈橋結構形成，實現對哺乳動物細胞中Css DNA表達的精準基因調控，并構建了三輸入三輸出的基因電路，展示了基于Css DNA的內源性分子介導的多基因表達可編程調控策略。

　　除了基因表達調控，在基因編輯領域，美國產業界已有相關研究發現，與傳統的雙鏈DNA（dsDNA）和線性單鏈 DNA（lssDNA）供體相比，Css DNA具有更高的同源重組修復效率、高特異性和低細胞毒性，其環狀結構可抵抗核酸外切酶降解，可以提升基因編輯的效率與穩定性；而在疾病診斷應用方面，Css DNA還可與現有診斷技術結合，如在核酸擴增診斷技術中作為模板或引物，提高擴增效率和特異性，為臨床診斷提供更有力支持。

　　可見，Css DNA在合成生物學的基因表達調控、基因編輯、基因治療和疾病診斷等關鍵環節，都展現出了巨大的研究與應用潛力。宋杰團隊認為，在未來，對Css DNA的研究需要融合理學的結構與修飾、工學的底盤元件挖掘與優化、生物學的合成與改造，以及醫學的內源免疫和基因治療等多學科知識與技術，使其發展成為醫學合成生物學領域重要的分子工具。