图. 以RNA自组装构筑内源基因的关联调控
在国家自然科学基金项目（批准号：21977122和21708054）资助下，中山大学徐亮课题组利用动态RNA自组装策略，并结合可激活的CRISPR/Cas9功能，实现了内源基因表达之间的关联调控，为化学操控和细胞改造的基因表达网络提供新途径。该研究成果以“通过RNA自组装控制的CRISPR/Cas9功能建立内源基因关联”（Building Endogenous Gene Connections through RNA Self-Assembly Controlled CRISPR/Cas9 Function）为题，于2021年11月17日发表在J. Am. Chem. Soc.期刊。论文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.1c09041。
生物体内，复杂的基因网络是细胞发挥功能的基础。特定环境下，不同基因间相互交流将决定细胞命运。发展操控生物系统分子工具的一个重要目标是人为构建基因回路，以调控细胞功能或控制细胞表型。比如，细胞内原本独立表达的X与Y两个基因，在引入人为构建的基因回路后，基因X能发挥调控基因Y表达的作用。试想，在癌细胞中，如果X为原癌基因，Y为抑癌基因，在两者间建立基因回路，以原癌基因诱发抑癌基因表达，将可能实现细胞癌变的源头防治；而如果X为病毒基因，Y为免疫相关基因，入侵的病毒引起某些免疫相关基因的表达，将可能实现剧烈地激活免疫反应以清除病毒。因此，建立细胞内源基因的关联调控将可能为细胞引入主动防御机制，以调节其在不同环境下的响应行为，也是人工改造细胞的一个重要目的。
该课题组在前期的动态核酸技术的研究基础之上，发展了一种设计简单且通用的自组装策略（如图），能够通过工具化的核酸自组装体系并联合可激活的CRISPR/Cas9实现内源RNA之间的关联调控。该技术方案在大肠杆菌中高效地构筑了完全独立的内源基因回路，成功地实现了对大肠杆菌的表型控制。同时，进一步探索表明，此自组装策略在哺乳动物细胞中也同样能够实现。这种RNA自组装策略为生物体内相互独立的内源基因之间构建基因回路提供了简单、通用、高效的策略，能够实现基因表达行为及其相互作用网络的人为设计和操纵，从而在细胞内引入新型调控途径和信号通路，为细胞基因网络的人工改造提供了潜在手段。