跳到主要内容gydF4y2Ba

感谢您访问nature.com。您使用的浏览器版本对CSS的支持有限。为了获得最佳体验，我们建议您使用更最新的浏览器(或关闭Internet Explorer的兼容性模式)。与此同时，为了确保继续支持，我们在显示站点时不使用样式和JavaScript。gydF4y2Ba

用于细胞监测和操作的可编程RNA传感gydF4y2Ba

自然gydF4y2Ba（gydF4y2Ba2022gydF4y2Ba）gydF4y2Ba引用本文gydF4y2Ba

主题gydF4y2Ba

摘要gydF4y2Ba

RNA是遗传信息的中心和普遍媒介，是细胞类型和细胞状态多样性的基础，它们共同塑造了跨物种和寿命的组织组织和有机体功能。尽管RNA测序技术取得了巨大进步，生命科学领域的转录组数据集也大量积累gydF4y2Ba1gydF4y2Ba，gydF4y2Ba2gydF4y2Ba在美国，利用rna来观察和操纵细胞类型的技术的缺乏仍然是生物学和医学的瓶颈。在这里，我们描述CellREADR(通过内源性ADAR感知RNA的细胞访问)，这是一种可编程的RNA感知技术，利用ADAR介导的RNA编辑，将细胞定义RNA的检测与效应蛋白的翻译结合起来。病毒传递的CellREADR在小鼠和大鼠的大脑和体外人类脑组织中授予了特定的细胞类型访问。此外，CellREADR能够记录和控制行为小鼠的特定类型的神经元。因此，CellREADR突出了基于RNA的动物细胞监测和编辑的潜力，这种方式具有特异性、多功能、简单和跨器官系统和物种的广泛性，在生物学、生物技术和可编程RNA医学中具有广泛应用。gydF4y2Ba

这是订阅内容的预览，gydF4y2Ba通过你的机构获取gydF4y2Ba

访问选项gydF4y2Ba

买条gydF4y2Ba

在ReadCube上获得时间限制或全文访问权限。gydF4y2Ba

32.00美元gydF4y2Ba

买gydF4y2Ba

所有价格均为净价格。gydF4y2Ba

图1:哺乳动物细胞中CellREADR的设计和实现。gydF4y2Ba
图2:sesRNA的性质。gydF4y2Ba
图3:用CellREADR进行内源性RNA检测。gydF4y2Ba
图4:小鼠神经元细胞类型的CellREADR靶向、监测和操纵。gydF4y2Ba
图5:cellreader支持的人类皮层神经元类型的靶向和记录。gydF4y2Ba

数据可用性gydF4y2Ba

RNA-seq数据可在NCBI生物项目登录代码下获得gydF4y2BaPRJNA856413gydF4y2Ba．基因组参考数据来自Gencode GRCH38.p13。质粒将被沉积到Addgene中。我们将根据要求提供试剂，直到Addgene提供。gydF4y2Ba

代码的可用性gydF4y2Ba

光遗传激活分析的代码可从gydF4y2Bahttps://github.com/XuAn-universe/Optogenetic-activationgydF4y2Ba．纤维光度测定分析的代码可从gydF4y2Bahttps://github.com/XuAn-universe/Fiber-photometry-sensory-stimulationgydF4y2Ba．gydF4y2Ba

参考文献gydF4y2Ba

  1. 细胞分辨率下的人体:NIH人类生物分子图谱计划。gydF4y2Ba自然gydF4y2Ba574gydF4y2Ba， 187-192(2019)。gydF4y2Ba

    广告gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  2. 脑细胞普查网络(BICCN)。哺乳动物初级运动皮层的多模态细胞普查和图谱。gydF4y2Ba自然gydF4y2Ba598gydF4y2Ba， 86-102(2021)。gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  3. 阿伦特等人。细胞类型的起源和进化。gydF4y2BaNat. Rev. Genet。gydF4y2Ba17gydF4y2Ba， 744-757(2016)。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  4. 雷格夫，A.等。人类细胞图谱。gydF4y2BaeLifegydF4y2Ba6gydF4y2Ba， e27041(2017)。gydF4y2Ba

    PubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  5. Jinek, M.等人。适应性细菌免疫中的可编程双rna引导DNA内切酶。gydF4y2Ba科学gydF4y2Ba337gydF4y2Ba， 816-821(2012)。gydF4y2Ba

    广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  6. 丛，L.等。利用CRISPR/Cas系统的多重基因组工程。gydF4y2Ba科学gydF4y2Ba339gydF4y2Ba， 819-823(2013)。gydF4y2Ba

    广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  7. 马里，P.等。rna引导的人类基因组工程通过Cas9。gydF4y2Ba科学gydF4y2Ba339gydF4y2Ba， 823-826(2013)。gydF4y2Ba

    广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  8. 贝利斯，达诺夫斯基，哈森，K.和克拉恩，T. M.人类生殖系和可遗传基因组编辑:全球政策景观。gydF4y2BaCRISPR J。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba， 365-377(2020)。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  9. 冯，G.等。转基因非人灵长类动物模型在神经科学研究中的机遇与局限。gydF4y2Ba美国国家科学院学报。美国gydF4y2Ba117gydF4y2Ba， 24022-24031(2020)。gydF4y2Ba

    广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  10. 密歇根，J. K.等。功能增强子元素驱动亚类选择性表达从小鼠到灵长类新皮层。gydF4y2Ba细胞的代表。gydF4y2Ba34gydF4y2Ba， 108754(2021)。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  11. 哈特尔，克雷布斯，A. R.，贾特纳，J.，罗斯卡，B.和舒贝勒，D.。gydF4y2Ba独联体gydF4y2Ba视网膜四种细胞类型的调节景观。gydF4y2Ba核酸储备。gydF4y2Ba45gydF4y2Ba， 11607-11621(2017)。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  12. Juttner, J.等。合成启动子AAVs靶向小鼠、非人类灵长类动物和人类中的神经元和胶质细胞类型。gydF4y2BaNat。>。gydF4y2Ba22gydF4y2Ba， 1345-1356(2019)。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  13. Nair, R. R.， Blankvoort, S.， Lagartos, M. J. & Kentros, C.增强子驱动基因表达(EDGE)使生成特定于神经元亚型的病毒载体成为可能。gydF4y2BaiSciencegydF4y2Ba23gydF4y2Ba， 100888(2020)。gydF4y2Ba

    广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  14. Vormstein-Schneider, D.等。病毒操纵功能不同的中间神经元在老鼠，非人类灵长类动物和人类。gydF4y2BaNat。>。gydF4y2Ba23gydF4y2Ba， 1629-1636(2020)。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  15. 格雷巴克，l.t.等人。用于组合细胞亚型特异性标记的增强子病毒。gydF4y2Ba神经元gydF4y2Ba109gydF4y2Ba, 1449 - 1464。e13(2021)。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  16. Dimidschstein J.等。一种针对和操纵脊椎动物中间神经元的病毒策略。gydF4y2BaNat。>。gydF4y2Ba19gydF4y2Ba， 1743-1749(2016)。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  17. A-to-I RNA编辑-免疫保护和转录组多样化。gydF4y2BaNat. Rev. Genet。gydF4y2Ba19gydF4y2Ba， 473-490(2018)。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  18. ADARs对编码和非编码rna的A-to-I编辑。gydF4y2Ba分子细胞生物学。gydF4y2Ba17gydF4y2Ba， 83-96(2016)。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  19. Abudayyeh, O. O.等。用于可编程单碱基RNA编辑的胞嘧啶脱氨酶。gydF4y2Ba科学gydF4y2Ba365gydF4y2Ba， 382-386(2019)。gydF4y2Ba

    广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  20. Katrekar, D.等。通过RNA引导的腺苷脱氨酶对点突变进行体内RNA编辑。gydF4y2BaNat方法。gydF4y2Ba16gydF4y2Ba， 239-242(2019)。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  21. 默克尔，T.等人。利用反义寡核苷酸招募内源性ADARs进行精确的RNA编辑。gydF4y2Ba生物科技Nat。》。gydF4y2Ba37gydF4y2Ba， 133-138(2019)。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  22. 曲，L.等。利用工程RNA招募内源性ADAR进行可编程RNA编辑。gydF4y2Ba生物科技Nat。》。gydF4y2Ba37gydF4y2Ba， 1059-1069(2019)。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  23. Rauch, S.等人。可编程RNA引导RNA效应蛋白构建的人体部位。gydF4y2Ba细胞gydF4y2Ba178gydF4y2Ba, 122 - 134。e12（2019).

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  24. Tan, M. H.等。哺乳动物RNA编辑的动态景观与调控。gydF4y2Ba自然gydF4y2Ba550gydF4y2Ba(2017)。gydF4y2Ba

    广告gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  25. 天然无意义抑制基因trna对真核生物终止密码子的误读。gydF4y2Ba核酸储备。gydF4y2Ba29gydF4y2Ba， 4767-4782(2001)。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  26. 席格尔等人。哺乳动物逆转录病毒样蛋白PEG10可以打包自己的mRNA，并可以为mRNA的传递进行伪分型。gydF4y2Ba科学gydF4y2Ba373gydF4y2Ba， 882-889(2021)。gydF4y2Ba

    广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  27. 杨建华等。下丘脑腹内侧的性二态神经元控制着两性的交配和雄性的攻击行为。gydF4y2Ba细胞gydF4y2Ba153gydF4y2Ba， 896-909(2013)。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  28. Ran, F. A.等人。使用CRISPR-Cas9系统的基因组工程。gydF4y2BaProtoc Nat。gydF4y2Ba8gydF4y2Ba， 2281-2308(2013)。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  29. 钟，H.等。人类ADAR1可以阻止内源性RNA触发翻译关闭。gydF4y2Ba细胞gydF4y2Ba172gydF4y2Ba, 811 - 824。e14（2018).

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  30. Lamers, m.m.， van den Hoogen, b.g.和Haagmans, b.l. ADAR1:细胞质先天免疫的“主编”。gydF4y2Ba前面。Immunol。gydF4y2Ba10gydF4y2Ba， 1763(2019)。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  31. Pertea, M.， Kim, D.， Pertea, g.m .， Leek, J. T. & Salzberg, S. L.用HISAT、StringTie和Ballgown进行RNA-seq实验的转录水平表达分析。gydF4y2BaProtoc Nat。gydF4y2Ba11gydF4y2Ba， 1650-1667(2016)。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  32. Love, M. I.， Huber, W. & Anders, S.用DESeq2调节RNA-seq数据的折叠变化和色散估计。gydF4y2Ba基因组医学杂志。gydF4y2Ba15gydF4y2Ba， 550(2014)。gydF4y2Ba

    PubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  33. Lo Giudice, C, Tangaro, m.a, Pesole, G. & Picardi, E.用REDItools和REDIportal研究深层转录组数据集中的RNA编辑。gydF4y2BaProtoc Nat。gydF4y2Ba15gydF4y2Ba， 1098-1131(2020)。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  34. Lodato, S.等。Fezf2基因协同调控选择了皮质脊髓神经元的神经递质识别和连通性。gydF4y2BaNat。>。gydF4y2Ba17gydF4y2Ba， 1046-1054(2014)。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  35. Matho, K. S.等。大脑皮层谷氨酸神经元系统的遗传解剖。gydF4y2Ba自然gydF4y2Ba598gydF4y2Ba， 182-187(2021)。gydF4y2Ba

    广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  36. 霍奇，R. D.等。人类与小鼠皮层中具有不同特征的保守细胞类型。gydF4y2Ba自然gydF4y2Ba573gydF4y2Ba， 61-68(2019)。gydF4y2Ba

    广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  37. 尤金，e等人。颞叶癫痫成人患者的器官型脑切片制备。gydF4y2Baj . >。方法gydF4y2Ba235gydF4y2Ba， 234-244(2014)。gydF4y2Ba

    PubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  38. Anzalone, a.v, Koblan, L. W. & Liu d.r .用CRISPR-Cas核酸酶、碱基编辑器、转座酶和素编辑器进行基因组编辑。gydF4y2Ba生物科技Nat。》。gydF4y2Ba38gydF4y2Ba， 824-844(2020)。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  39. 米特里克，M.等人。神经性疼痛小鼠模型内侧前额叶皮层层和分区域特异性电生理和形态学改变。gydF4y2BaSci代表。gydF4y2Ba9gydF4y2Ba， 9479(2019)。gydF4y2Ba

    广告gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  40. 黄志军，黄志军。gaba能神经元的多样性与神经通讯元件。gydF4y2Ba神经科学。gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba， 563-572(2019)。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  41. Yi, z，等。工程圆形adar招募RNA提高了体外和体内RNA编辑的效率和保真度。gydF4y2Ba生物科技Nat。》。gydF4y2Ba40gydF4y2Ba， 946-955(2022)。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  42. Katrekar, D.等。利用环形引导RNA募集内源性ADARs，实现体内外高效RNA编辑。gydF4y2Ba生物科技Nat。》。gydF4y2Ba40gydF4y2Ba， 938-945(2022)。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  43. 莫尼安，P.等。内源性adar介导的RNA编辑在非人灵长类动物使用立体纯化化学修饰寡核苷酸。gydF4y2Ba生物科技Nat。》。gydF4y2Ba40gydF4y2Ba， 1093-1102(2022)。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  44. 侯X, Zaks, T, Langer, R. & Dong, Y. mRNA传递的脂质纳米颗粒。gydF4y2Banate . Rev.脱线。gydF4y2Ba6gydF4y2Ba， 1078-1094(2021)。gydF4y2Ba

    广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  45. Bedbrook, c.n, Deverman, b.e. & Gradinaru, V.针对中枢和周围神经系统的病毒策略。gydF4y2Ba为基础。启>。gydF4y2Ba41gydF4y2Ba， 323-348(2018)。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  46. T细胞排斥、免疫特权与肿瘤微环境。gydF4y2Ba科学gydF4y2Ba348gydF4y2Ba， 74-80(2015)。gydF4y2Ba

    广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  47. 用于adar介导的RNA编辑的新型工程可编程系统。gydF4y2Ba摩尔。其他。核酸gydF4y2Ba19gydF4y2Ba， 1065-1072(2020)。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  48. Cox D. B.， Platt, R. J.， Zhang F.治疗性基因组编辑:前景与挑战。gydF4y2BaNat,地中海。gydF4y2Ba21gydF4y2Ba， 121-131(2015)。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  49. 治疗性基因组编辑的前景和挑战。gydF4y2Ba自然gydF4y2Ba578gydF4y2Ba， 229-236(2020)。gydF4y2Ba

    广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  50. 周勇，冯国。神经精神障碍的动物模型:回路干预的前景。gydF4y2Ba咕咕叫。当今。一般人。gydF4y2Ba45gydF4y2Ba， 59-65(2017)。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  51. 他，m。小鼠大脑皮层gaba能神经元的组合靶向策略和工具。gydF4y2Ba神经元gydF4y2Ba92gydF4y2Ba， 555(2016)。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  52. 施瓦茨，N.等。人脑脊液促进人新皮层有机型脑切片培养的长期神经元活力和网络功能。gydF4y2Ba科学。代表。gydF4y2Ba7gydF4y2Ba， 12249(2017)。gydF4y2Ba

    广告gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  53. 施瓦茨，N.等。长期成人大脑切片培养作为研究人类中枢神经系统回路和疾病的模型系统。gydF4y2BaeLifegydF4y2Ba8gydF4y2Ba， e48417(2019)。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

下载参考gydF4y2Ba

确认gydF4y2Ba

我们感谢L. Wan提供的HeLa细胞株;M. Tadross, A. West, K. Meyer, A. Zador和S. Soderling对手稿进行评论;哈特菲尔德和B.-x。汉为动物制剂;R. Utama负责生物信息分析。本研究部分由NIMH拨款1DP1MH129954-01和5U19MH114821-03向Z.J.H. D.G.S.提供支持，并得到NINDS K12神经外科研究职业发展计划K12奖和Klingenstein-Simons基金会的支持。使用BioRender生成图12a。gydF4y2Ba

作者信息gydF4y2Ba

作者和隶属关系gydF4y2Ba

  1. 美国北卡罗来纳州达勒姆杜克大学医学中心神经生物系gydF4y2Ba

    钱永军，赵胜利，Elizabeth A. Matthews, Michael Adoff，钟伟新，徐安，michelle Yeo, Christine Park, Yang Xiaolu, Derek G. Southwell & Z. Josh HuanggydF4y2Ba

  2. 冷泉港实验室，美国纽约冷泉港gydF4y2Ba

    钱永军，李佳云，王伯曙，黄卓gydF4y2Ba

  3. 美国北卡罗来纳州达勒姆，杜克大学医学中心神经外科gydF4y2Ba

    伊丽莎白·a·马修斯，迈克尔·阿多夫，米歇尔·杨，克里斯汀·帕克和德里克·g·索斯韦尔gydF4y2Ba

  4. 杜克大学普拉特工程学院生物医学工程系，美国北卡罗来纳州达勒姆gydF4y2Ba

    Z. Josh HuanggydF4y2Ba

作者gydF4y2Ba
  1. Yongjun钱gydF4y2Ba
    查看作者出版物gydF4y2Ba

    您也可以在中搜索这个作者gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  2. Jiayun李gydF4y2Ba
    查看作者出版物gydF4y2Ba

    您也可以在中搜索这个作者gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  3. 胜利赵gydF4y2Ba
    查看作者出版物gydF4y2Ba

    您也可以在中搜索这个作者gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  4. 伊丽莎白·a·马修斯gydF4y2Ba
    查看作者出版物gydF4y2Ba

    您也可以在中搜索这个作者gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  5. 迈克尔AdoffgydF4y2Ba
    查看作者出版物gydF4y2Ba

    您也可以在中搜索这个作者gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  6. Weixin钟gydF4y2Ba
    查看作者出版物gydF4y2Ba

    您也可以在中搜索这个作者gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  7. 许一个gydF4y2Ba
    查看作者出版物gydF4y2Ba

    您也可以在中搜索这个作者gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  8. 米歇尔·杨gydF4y2Ba
    查看作者出版物gydF4y2Ba

    您也可以在中搜索这个作者gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  9. 克里斯汀公园gydF4y2Ba
    查看作者出版物gydF4y2Ba

    您也可以在中搜索这个作者gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  10. 杨小路gydF4y2Ba
    查看作者出版物gydF4y2Ba

    您也可以在中搜索这个作者gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  11. Bor-Shuen王gydF4y2Ba
    查看作者出版物gydF4y2Ba

    您也可以在中搜索这个作者gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  12. 德里克·索斯韦尔gydF4y2Ba
    查看作者出版物gydF4y2Ba

    您也可以在中搜索这个作者gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  13. Z. Josh HuanggydF4y2Ba
    查看作者出版物gydF4y2Ba

    您也可以在中搜索这个作者gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

贡献gydF4y2Ba

y.q和Z.J.H.构思了这项研究。Z.J.H.设计并监督了这项研究，分析了数据并撰写了手稿。y.q设计了研究，进行了实验，分析了数据并撰写了手稿。J.L.进行了FACS分析、rna seq、定量PCR和western blotting。s.z生成AAV向量。W.Z.和b.s.w.验证了CellREADR AAV载体。X.A.对行为正常的小鼠进行了神经元类型的记录和操作实验。x.y为大鼠生成AAV载体。e.a.m.， m.a.， M.Y.和C.P.完成了所有的人体CellREADR实验并分析了数据。D.G.S.设计并监督了涉及人体组织的研究，并为手稿提供了输入。gydF4y2Ba

相应的作者gydF4y2Ba

对应到gydF4y2BaZ. Josh HuanggydF4y2Ba．gydF4y2Ba

道德声明gydF4y2Ba

相互竞争的利益gydF4y2Ba

z.j.h和y.q已经通过杜克大学提交了CellREADR技术的临时专利申请。其他作者声明没有竞争利益。gydF4y2Ba

同行评审gydF4y2Ba

同行评审信息gydF4y2Ba

自然gydF4y2Ba感谢Botond Roska和其他匿名审稿人对这项工作的同行评审所做的贡献。gydF4y2Ba同行评审报告gydF4y2Ba是可用的。gydF4y2Ba

额外的信息gydF4y2Ba

出版商的注意gydF4y2Ba施普林格自然对出版的地图和机构附属的管辖权要求保持中立。gydF4y2Ba

扩展的数据图和表gydF4y2Ba

图1奇异和二进制CellREADR向量的设计和测试。gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba，单个CellREADR向量的示意图。离开了,gydF4y2BaPGKgydF4y2Ba-gydF4y2Ba负2gydF4y2Ba(上)表达来自PGK启动子的tdTomato靶RNA。gydF4y2BaREADRgydF4y2BatdT-GFPgydF4y2Ba(下)表达的是由sesRNA组成的READR RNAgydF4y2Ba负2gydF4y2Ba和efRNAgydF4y2Ba绿色荧光蛋白gydF4y2Ba，由CAG启动子驱动。垂直虚线表示tdT mRNA和sesRNA之间的互补碱基配对区域gydF4y2Ba负2gydF4y2Ba，右边显示的是可编辑的STOP密码子周围的序列。在编辑位点，sesRNA中的可编辑腺嘌呤gydF4y2Ba负2gydF4y2Ba(青色)与tdT mRNA中的胞嘧啶不匹配。TdTomato是两个dTomato基因的串联重复序列，因此tdT RNA包含两个sesRNA的靶序列副本gydF4y2Ba负2gydF4y2Ba碱基配对。gydF4y2BabgydF4y2Ba，确认gydF4y2BaREADRgydF4y2BatdT-GFPgydF4y2Ba向量。在293T细胞共转染gydF4y2BaREADRgydF4y2BatdT-GFPgydF4y2Ba而且gydF4y2BaPGKgydF4y2Ba-gydF4y2Ba负2gydF4y2Ba，许多细胞开启了GFP转译和荧光(上行箭头)。在与对照空载体共转染的细胞中，很少有细胞表达GFP(右下)。gydF4y2BacgydF4y2Ba，用Western blotting法进一步检测GFP表达。gydF4y2BadgydF4y2Ba左，CellREADR荧光素酶分析的二元载体设计。gydF4y2BaREADRgydF4y2BatdT-tTA2gydF4y2Ba表达由sesRNA组成的readrRNAgydF4y2Ba负2gydF4y2Ba和efRNAgydF4y2BatTA2gydF4y2Ba,gydF4y2BaTRE3g-ffLucgydF4y2Ba表达tTA2激活时的荧光素酶RNA。只在转染了三种载体的细胞中荧光素酶活性显著增加。Co-transfection的gydF4y2BaTRE3g-ffLucgydF4y2Ba与gydF4y2BaCAG-tTA2gydF4y2Ba，构成表达tTA2，作为阳性对照。gydF4y2BaegydF4y2Ba的原理图gydF4y2BaREADRgydF4y2BatdT-GFPgydF4y2Ba前面插入间隔序列的向量gydF4y2BasesRNAgydF4y2Ba负2gydF4y2Ba编码区(上)。293T细胞转染gydF4y2BaREADRgydF4y2BatdT-GFPgydF4y2Ba分别编码无tdT靶RNA表达(灰色)和有tdT靶RNA表达(粉色)间隔有效长度的载体。以GFP的百分比计算转化率的量化gydF4y2Ba+gydF4y2BaRFP间细胞gydF4y2Ba+gydF4y2Ba细胞(底部)。gydF4y2BafgydF4y2Ba， CellREADR分析的二元矢量设计(左)。对，代表GFP转换的二值向量图像。在与sesRNA共转染的细胞中gydF4y2BaCtrlgydF4y2Ba载体，很少GFPgydF4y2Ba+gydF4y2Ba观察细胞。转换百分比显示在右边。错误条gydF4y2BadgydF4y2Ban = 3个独立实验。酒吧里gydF4y2BaegydF4y2Ba为平均值，n = 2个独立实验。中的凝胶源数据gydF4y2BacgydF4y2Ba，见补充图。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

源数据gydF4y2Ba

图2 CellREADR实现了依赖RNA感知的基因编辑和细胞消融，Cre或Flp显示了泄漏活动。gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba(左)为cellreader介导的和靶rna依赖的基因编辑的载体设计。在gydF4y2BaREADRgydF4y2BatdT-Cas9 / GFPgydF4y2Ba， CAG启动子驱动BFP的表达，随后是编码的序列gydF4y2BasesRNAgydF4y2Ba负2gydF4y2BaCas9和eGFP效应器。在另一载体中，EF1a启动子驱动tdT的表达，U6b启动子驱动293T细胞中靶向DYRK1A基因的引导RNA (gRNA)的表达。对，量化gydF4y2BaREADRgydF4y2BatdT-Cas9 / GFPgydF4y2Ba在含tdT靶RNA或不含tdT靶RNA的RFP和BFP表达细胞中GFP的百分率。gydF4y2BabgydF4y2Ba，两者转染的细胞gydF4y2BaU6b-gRNAgydF4y2BaDYRK1AgydF4y2Ba-CAG-tdTgydF4y2Ba而且gydF4y2BaREADRgydF4y2BatdT-Cas9 / GFPgydF4y2Ba显示GFP与BFP和RFP共定位(下)。细胞转染gydF4y2BaREADRgydF4y2BatdT-Cas9 / GFPgydF4y2Ba只有(上)几乎没有GFP表达。gydF4y2BacgydF4y2Ba在人DYRK1A基因座中，SURVEYOR检测显示cas9介导的裂解。在转染的细胞裂解物中观察到DNA裂解gydF4y2BaU6b-gRNAgydF4y2BaDYRK1AgydF4y2Ba-CAG-tdTgydF4y2Ba而且gydF4y2BaREADRgydF4y2BatdT-Cas9 / GFPgydF4y2Ba，但不是在gydF4y2BaU6b-gRNAgydF4y2BaDYRK1AgydF4y2Ba而且gydF4y2BaREADRgydF4y2BatdT-Cas9 / GFPgydF4y2Ba缺乏tdT靶RNA。CAG-Cas9与gydF4y2BaU6b-gRNAgydF4y2BaDYRK1AgydF4y2Ba以未转染质粒的细胞裂解液和293T细胞裂解液分别作为阳性对照和阴性对照。箭头表示解理产物。gydF4y2BadgydF4y2Ba(左)为cellreadr介导和靶rna依赖的细胞死亡诱导的载体设计。在gydF4y2BaREADRgydF4y2BatdT-taCasp3-TEVpgydF4y2Ba， CAG启动子驱动BFP的表达，然后是sesRNA的编码序列gydF4y2Ba负2gydF4y2BataCasp3-TEVp作为诱导细胞死亡的效应剂。右图:荧光法检测转染细胞的细胞凋亡水平升高gydF4y2BaREADRgydF4y2BatdT-taCasp3-TEVpgydF4y2Ba而且gydF4y2BaEF1a-tdTgydF4y2Ba与没有tdT RNA的细胞相比。gydF4y2BaegydF4y2Ba， Cre编码序列为效应器RNA的READR矢量示意图(左)。在CellREADR中GFP转化的代表性图像(右)。在gydF4y2BaREADRgydF4y2BatdT-CregydF4y2Ba在没有tdTom RNA的载体上，大量细胞显示出GFP表达，这是由于CRE翻译和重组的泄漏(右上)。细胞转染gydF4y2BaREADRgydF4y2BatdT-CregydF4y2BatdTom RNA表达稳健，GFP表达强(右下)。Cre以ch - dio - egfp为报告载体。gydF4y2BafgydF4y2Ba，以Flp编码序列为效应RNA的READR矢量示意图(左)。在CellREADR中GFP转化的代表性图像(右)。在gydF4y2BaREADRgydF4y2BatdT-FlpgydF4y2Ba在没有tdTom RNA的载体上，大量细胞由于FLP的翻译和重组而出现GFP表达(右上)。细胞转染gydF4y2BaREADRgydF4y2BatdT-FlpgydF4y2BatdTom RNA表达稳健，GFP表达强(右下)。采用Cbh-fDIO-eGFP作为Flp的报告载体。错误条gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba而且gydF4y2BadgydF4y2Ban = 3个独立实验。gydF4y2Ba

源数据gydF4y2Ba

图3 sesRNA特性的表征。gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba， CellREADR在多种人类和小鼠细胞系中起作用。CellREADR向量示意图。gydF4y2BaCAG-tdTgydF4y2Ba表达来自CAG启动子的tdTomato靶RNA。gydF4y2BaREADRgydF4y2BatdT-GFPgydF4y2Ba表达由sesRNA组成的READR RNAgydF4y2Ba负2gydF4y2Ba和efRNAgydF4y2Ba绿色荧光蛋白gydF4y2Ba，由CAG启动子驱动(上)。人类(Hela)和小鼠(N2a, KPC1242)细胞系的CellREADR效率相当。误差条为平均值±s.e.m.。n = 3, n表示独立实验次数。gydF4y2BabgydF4y2Ba，不同核苷酸错配在sesRNA和靶RNA之间的影响。CellREADR矢量示意图(上，与图有关。gydF4y2Ba2 bgydF4y2Ba)．CellREADR效率测量为RFP到GFP的转换比率与不同类型的错配数，indel或两个不匹配的UAG停止密码子。这里有一个核苷酸插入或删除。误差条为平均值±s.e.m.。n = 3, n表示独立实验次数。gydF4y2BacgydF4y2Ba转染后，随着培养时间的延长，在293T细胞中，CellREADR介导的内源性EEF1A1 mRNA的感知和效应子翻译增加。误差条为平均值±s.e.m.。n = 3, n表示独立实验次数。gydF4y2BadgydF4y2Ba，三色CellREADR分析系统的矢量设计(上)。量化的gydF4y2BaREADRgydF4y2BatdT-GFPgydF4y2Ba效率随用量的增加而增加gydF4y2BaCAG-tdTgydF4y2Ba共转染293T细胞的载体(下)。gydF4y2BaegydF4y2Ba的原理图gydF4y2BartTA-TRE3g-ChETAgydF4y2Ba而且gydF4y2BaREADRgydF4y2BaChETA-GFPgydF4y2Ba向量(也见图。gydF4y2Ba1 egydF4y2Ba)．gydF4y2BafgydF4y2Ba，共转染的293t细胞在培养基中用不同浓度的四环素处理的代表性图像(也见图。gydF4y2Ba1e, f, ggydF4y2Ba)．gydF4y2BaggydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BahgydF4y2Ba共转染gydF4y2BaREADRgydF4y2BaChETA-GFPgydF4y2Ba用一个本构表达式ChETA (gydF4y2BaggydF4y2Ba)导致GFP表达细胞转化率最高(gydF4y2BahgydF4y2Ba)相比于(gydF4y2BafgydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

源数据gydF4y2Ba

图4在293T细胞中，CellREADR需要ADAR1。gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba，用CRISPR/Cas9生成ADAR1敲除细胞系的示意图。gydF4y2BabgydF4y2BaWestern blot分析显示ADAR1在野生型细胞中表达，而在ADAR1敲除细胞中无表达。gydF4y2BacgydF4y2Ba的原理图gydF4y2BaEF1a-ChETA-tdTgydF4y2Ba而且gydF4y2BaREADRgydF4y2BatdT-GFPgydF4y2Ba载体(左)和ADAR1亚型表达载体(右)。gydF4y2BadgydF4y2Ba在ADAR1敲除细胞中，p110和p150 ADAR1异构体都挽救了CellREADR功能。gydF4y2BaegydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BahgydF4y2Ba， INF-b提高了CellREADR效率和ADAR表达。gydF4y2BaegydF4y2Ba的原理图gydF4y2BaEF1a-ChETA-tdTgydF4y2Ba而且gydF4y2BaREADRgydF4y2BatdT-GFPgydF4y2Ba向量。gydF4y2BafgydF4y2BaWestern blot分析显示干扰素治疗后ADAR1-p110蛋白表达增加，ADAR1-p150亚型诱导。gydF4y2BaggydF4y2Ba，模拟(左)或干扰素(右)对GFP和RFP表达的代表性FACS分析。gydF4y2BahgydF4y2Ba的量化gydF4y2BaREADRgydF4y2BatdT-GFPgydF4y2Ba的效率gydF4y2BaggydF4y2Ba在干扰素治疗后增加。错误条gydF4y2BadgydF4y2Ba而且gydF4y2BahgydF4y2Ba为平均值±S.E.M.， n = 3, n表示独立实验次数。凝胶源数据见补充图。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

源数据gydF4y2Ba

图5 CellREADR对靶向mRNA的影响。gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba定量PCR显示，cellreadr介导的sesRNA表达不影响靶向rna的表达水平。误差条为平均值±s.e.m.。n = 3次生物重复。采用普通单因素方差分析，再与对照均值Dunnett多重比较进行分析。所有的P值都表示出来了。gydF4y2BabgydF4y2Ba， EEF1A1 mRNA和sesRNA的碱基配对gydF4y2BaEEF1A1-CDSgydF4y2Ba．EEF1A1 mRNA或sesRNA分别用蓝色和红色表示。由EEF1A1 mRNA转译的肽段以棕色突出。用RNAseq分析EEF1A1 mRNA的靶区。gydF4y2BacgydF4y2Ba在两个sesRNA中，对每个腺苷位置EEF1A1 mRNA的a - g变化比率进行了量化并在热图中显示gydF4y2BaEEF1A1-CDSgydF4y2Ba和sesRNAgydF4y2BaCtrlgydF4y2Ba样本。两种腺苷(A107和A115)的a - g编辑率较高(gydF4y2BacgydF4y2Ba)．脱靶编辑两种敏感的腺苷可以诱导潜在的氨基酸变化gydF4y2BabgydF4y2Ba)．gydF4y2BadgydF4y2Ba， PCNA mRNA和sesRNA的碱基配对gydF4y2BaPCNAgydF4y2Ba．PCNA mRNA和sesRNA分别以蓝色和红色表示。从PCNA mRNA转译的肽以棕色突出。用RNAseq分析PCNA mRNA的靶区。gydF4y2BaegydF4y2Ba在两个sesRNA中，每个腺苷位置的PCNA mRNA中a - g变化的比例被量化并显示在热图中gydF4y2BaPCNAgydF4y2Ba和sesRNAgydF4y2BaCtrlgydF4y2Ba样本。三种腺苷(A21、A29和A129)的a - g编辑率较高。脱靶编辑三种敏感的腺苷可以诱导潜在的氨基酸变化gydF4y2BadgydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

源数据gydF4y2Ba

图6体外和体内针对Fezf2和Ctip2 rna的sesrna设计和筛选。gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BabgydF4y2Ba，小鼠Fezf2基因组结构(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba)和Ctip2 (gydF4y2BabgydF4y2Ba)基因的不同sesrna的位置所示。gydF4y2BacgydF4y2Ba，用于sesRNA筛选的sesRNA及Fezf2和Ctip2靶基因片段列表。gydF4y2BadgydF4y2Ba，在目标向量中gydF4y2BaCAG-BFP-Fezf2gydF4y2Ba或gydF4y2BaCAG-BFP-Ctip2gydF4y2BaFezf2或Ctip2基因的一个200-3000 bp的基因组区域，包含与sesRNA互补的序列gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba，gydF4y2BabgydF4y2Ba在CAG启动子的驱动下被克隆到下游的BFP和T2a编码区。在gydF4y2BaREADRgydF4y2Ba向量,gydF4y2BaREADRgydF4y2BaFezf2-GFPgydF4y2Ba或gydF4y2BaREADRgydF4y2BaCtip2-GFPgydF4y2Ba表示对应的sesrna，如gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba，gydF4y2BabgydF4y2Ba．gydF4y2BaegydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BafgydF4y2Ba，效率的量化gydF4y2BaREADRgydF4y2BaFezf2-GFPgydF4y2Ba（gydF4y2BaegydF4y2Ba)或gydF4y2BaREADRgydF4y2BaCtip2-GFPgydF4y2Ba（gydF4y2BafgydF4y2Ba)作为GFP转化率，用FACS法测定293T细胞共转染gydF4y2BaCAG-BFP-Fezf2gydF4y2Ba或gydF4y2BaCAG-BFP-Ctip2gydF4y2Ba分别是目标向量。gydF4y2BaggydF4y2Ba，二进制原理图gydF4y2BaREADRgydF4y2BaAAV载体。在gydF4y2BaREADRgydF4y2Ba载体中，hSyn启动子驱动mCherry的表达，然后是sesRNA的编码序列gydF4y2BaCtip2gydF4y2Ba， smFlag和tTA2效应器。在报告载体中，TRE3g启动子驱动mNeon响应tTA2gydF4y2BaREADRgydF4y2Ba向量。gydF4y2BahgydF4y2Ba，注射二元二元的小鼠皮层冠状面gydF4y2BaREADRgydF4y2BaFezf2gydF4y2Ba向量。mNeon表示gydF4y2BaREADRgydF4y2BaFezf2gydF4y2Ba标记细胞。四个gydF4y2BaFezf2gydF4y2Ba筛选sesrna。gydF4y2Ba我gydF4y2Ba特异性定量4gydF4y2BaFezf2gydF4y2BasesRNAs在gydF4y2BahgydF4y2Ba．对于Fezf2 sesRNA的体内筛选，每个sesRNA的特异性通过共标记计算gydF4y2BaREADRgydF4y2BaAAVs和CTIP2抗体(由于缺乏FEZF2抗体);由于Ctip2代表Fezf2+细胞的一个子集(未显示)，Ctip2抗体低估了Fezf2 sesRNA的特异性。SesRNA1的特异性最高。gydF4y2BajgydF4y2Ba，注射二元二元的小鼠皮层冠状面gydF4y2BaREADRgydF4y2BaCtip2gydF4y2Ba向量。mNeon指示二进制gydF4y2BaREADRgydF4y2Ba标记细胞。八个gydF4y2BaCtip2gydF4y2Ba筛选sesrna。gydF4y2BakgydF4y2Ba8个sesrna的特异性定量gydF4y2BajgydF4y2Ba．每个sesRNA的特异性通过二元共标记计算gydF4y2BaREADRgydF4y2BaCtip2gydF4y2BaAAVs和CTIP2抗体(未显示)。SesRNA3和sesRNA8的特异性最高。错误条gydF4y2BaegydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BafgydF4y2Ba为平均值±S.E.M.， n = 3, n表示独立实验次数。酒吧gydF4y2Ba我gydF4y2Ba而且gydF4y2BakgydF4y2Ba是由一个鼠标执行的值。每个酒吧gydF4y2Ba我gydF4y2Ba而且gydF4y2BakgydF4y2Ba一个鼠标执行的值(n = 1)。gydF4y2Ba

源数据gydF4y2Ba

图7 CellREADR靶向PNgydF4y2BaFezf2gydF4y2Ba和PNgydF4y2BaCtip2gydF4y2BaADAR2过表达小鼠皮层的类型。gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BabgydF4y2Ba，小鼠基因组结构gydF4y2BaFezf2gydF4y2Ba（gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba),gydF4y2BaCtip2gydF4y2Ba（gydF4y2BabgydF4y2Ba)基因，其sesrna的位置分别为所示。gydF4y2BacgydF4y2Ba，针对神经元类型的二元AAV向量示意图。在gydF4y2BaREADRgydF4y2BaFezf2-tTA2gydF4y2Ba， hSyn启动子驱动ADAR2的表达，然后是sesRNA的编码序列gydF4y2BaFezf2 (1)gydF4y2Ba， T2a和tTA2效应器。在gydF4y2BaTRE3g-mRuby3gydF4y2Ba， TRE3g启动子驱动mRuby3响应tTA2gydF4y2BaREADRgydF4y2Ba病毒。gydF4y2BadgydF4y2Ba冠状面图像gydF4y2BaFezf2-CreER; LoxpSTOPLoxp-H2bGFPgydF4y2Ba小鼠大脑，显示的分布格局gydF4y2BaFezfgydF4y2Ba2gydF4y2Ba+gydF4y2BaS1体感觉皮层的神经网络(gydF4y2Bad1gydF4y2Ba)．共注射aavgydF4y2BaREADRgydF4y2BaFezf2gydF4y2Ba(1）gydF4y2Ba-tTA2gydF4y2Ba而且gydF4y2BaTRE3g-mRuby3gydF4y2BaL5b和L6中特别标记的pn (gydF4y2Bad2gydF4y2Ba)．CellREADR AAVs与H2bGFP共标记(gydF4y2Bad3gydF4y2Ba)在(gydF4y2Bad4gydF4y2Ba)．箭头表示共标记细胞;箭头显示的是cellreader AAVs标记的神经元，而不是gydF4y2BaFezf2-H2bGFPgydF4y2Ba（gydF4y2Bad4gydF4y2Ba)．gydF4y2BaegydF4y2Ba，特异性gydF4y2BaREADRgydF4y2BaFezf2 (1) -tTA2gydF4y2Ba．gydF4y2BafgydF4y2Ba，用CTIP2抗体免疫染色WT脑冠状面，显示CTIP2的分布规律gydF4y2Ba+gydF4y2BaS1皮质内的神经网络(gydF4y2Baf1gydF4y2Ba)．共注射aavgydF4y2BaREADRgydF4y2BaCtip2 (1)gydF4y2Ba而且gydF4y2BaTRE3g-mRuby3gydF4y2BaL5b中特别标记的pn (gydF4y2Baf2gydF4y2Ba)．CellREADR AAVs与CTIP2抗体共标记(gydF4y2Baf3gydF4y2Ba)在(gydF4y2Baf4gydF4y2Ba)．箭头表示共标记细胞;箭头显示细胞被标记错误gydF4y2BaREADRgydF4y2BaCtip2 (1)gydF4y2Ba（gydF4y2Baf4gydF4y2Ba)．gydF4y2BaggydF4y2Ba，特异性gydF4y2BaREADRgydF4y2BaCtip2 (1)gydF4y2Ba．gydF4y2BahgydF4y2Ba， AAV轴索投影图gydF4y2BaREADRgydF4y2BaCtip2 (1) -tTA2gydF4y2Ba而且gydF4y2BaTRE3g-eYFPgydF4y2BaS1皮质感染的神经网络有代表性的图像显示纹状体的投影(gydF4y2Bah1gydF4y2Ba)、丘脑(gydF4y2Bah2gydF4y2Ba)、中脑(gydF4y2Bah3gydF4y2Ba)、pons (gydF4y2Bah4gydF4y2Ba)和髓质(gydF4y2Bah5gydF4y2Ba)(箭头)。gydF4y2Ba我gydF4y2Ba，冠状面位置示意图显示在右侧面板上。酒吧里gydF4y2BaegydF4y2Ba而且gydF4y2BaggydF4y2Ba为平均值，n = 2只小鼠。gydF4y2Ba

源数据gydF4y2Ba

图8 CellREADR靶向小鼠额外皮层神经元类型。gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BabgydF4y2Ba小鼠皮层细胞类型标记物的表达水平和层状分布。gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba，根据艾伦脑科学研究所的数据集，在转录组细胞类型集群中选定的基因的组图。显示基因表达水平和皮质分布。gydF4y2BabgydF4y2Ba，几种主要细胞型标记基因的基因表达水平。每个点表示细胞型簇中标记基因RNA的表达水平。误差条为平均值±s.e.m (Fezf2 n = 8, Ctip2 n = 8, SatB2 n = 28, PlxnD1 n = 15, Tle4 n = 7, Foxp2 n = 7, Rorb n = 13, vGAT n = 60)。PT(锥体束)、IT(脑内)和CT(皮质丘脑)显示三种主要的兴奋性皮质神经元类型。图由小鼠皮层scRNAseq在线工具生成(gydF4y2Bahttps://celltypes.brain-map.org/rnaseq/mouse/v1-almgydF4y2Ba)和已发表的scRNAseq数据。gydF4y2BacgydF4y2Ba，小鼠的基因组结构gydF4y2BaSatb2gydF4y2Ba基因的sesRNA位置如图所示(上)。下，S1中通过共注入二进制向量的细胞标记模式，如图所示。gydF4y2Ba4我gydF4y2Ba．装甲防护gydF4y2BaREADRgydF4y2BaSatb2gydF4y2Ba而且gydF4y2BaTRE3g-mNeongydF4y2Ba上层和深层的标记细胞(gydF4y2Bad1gydF4y2Ba)．gydF4y2BaSatb2gydF4y2BamRNA原位杂交(gydF4y2Bad2gydF4y2Ba)．Co-labeling由gydF4y2BaREADRgydF4y2BaSatb2gydF4y2Ba而且gydF4y2BaSatb2gydF4y2Ba信使rna (gydF4y2Bad3gydF4y2Ba)．gydF4y2BaegydF4y2Ba，方框区域的放大视图gydF4y2Bad3gydF4y2Ba．箭头表示共标记细胞。gydF4y2BafgydF4y2Ba，gydF4y2BaSatb2gydF4y2BaAllen小鼠脑图谱P56处S1皮质的mRNA表达谱。gydF4y2BaggydF4y2Ba，特异性gydF4y2BaREADRgydF4y2BaSatb2gydF4y2Ba的百分比gydF4y2BaSatb2gydF4y2Ba+gydF4y2BamNeon细胞之间的细胞。gydF4y2BahgydF4y2Ba，小鼠的基因组结构gydF4y2BaPlxnD1gydF4y2Ba该基因的sesRNA位置如图所示。gydF4y2Ba我gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BajgydF4y2Ba装甲防护,gydF4y2BaREADRgydF4y2BaPlxnD1gydF4y2Ba而且gydF4y2BaTRE3g-mNeongydF4y2Ba标记细胞在上层，L5a在S1 (gydF4y2Bai1gydF4y2Ba)．gydF4y2BaPlxnD1gydF4y2BamRNA原位杂交(gydF4y2Bai2gydF4y2Ba)．Co-labeling由gydF4y2BaREADRgydF4y2BaPlxnD1gydF4y2Ba装甲防护,gydF4y2BaPlxnD1gydF4y2Ba信使rna (gydF4y2Bai3gydF4y2Ba)．gydF4y2BajgydF4y2Ba，方框区域的放大视图gydF4y2Bai3gydF4y2Ba．箭头表示共标记细胞。gydF4y2BakgydF4y2Ba，gydF4y2BaPlxnD1gydF4y2BaAllen小鼠脑图谱P56 S1皮层的mRNA表达。gydF4y2BalgydF4y2Ba，特异性gydF4y2BaREADRgydF4y2BaPlxnD1gydF4y2Ba的百分比gydF4y2BaPlxnD1gydF4y2Ba+gydF4y2BamNeon细胞之间的细胞。gydF4y2Ba米gydF4y2Ba，小鼠的基因组结构gydF4y2BaRorbgydF4y2Ba带有sesRNA位置的基因。gydF4y2BangydF4y2Ba装甲防护,gydF4y2BaREADRgydF4y2BaRorbgydF4y2Ba而且gydF4y2BaTRE3g-mNeongydF4y2Ba第4层的标记细胞(gydF4y2Ban1gydF4y2Ba，gydF4y2Ban3gydF4y2Ba)．DAPI染色显示层流结构(gydF4y2Ban2gydF4y2Ba)．mNeon的标记模式与gydF4y2BaRorbgydF4y2BaAllen小鼠脑图谱P56 S1皮层mRNA表达gydF4y2BaogydF4y2Ba)．gydF4y2BapgydF4y2Ba小鼠的基因组结构gydF4y2BavGATgydF4y2Ba该基因的sesRNA位置如图所示。gydF4y2Ba问gydF4y2Ba-gydF4y2BargydF4y2Ba、二进制gydF4y2BaREADRgydF4y2BavGATgydF4y2Ba而且gydF4y2BaTRE3g-mNeongydF4y2Ba标记细胞(gydF4y2Ba第一季度gydF4y2Ba)．gydF4y2BavGATgydF4y2BamRNA原位杂交。（gydF4y2Ba第二季gydF4y2Ba)．Co-labeling由gydF4y2BaREADRgydF4y2BavGATgydF4y2Ba装甲防护,gydF4y2BavGATgydF4y2Ba信使rna (gydF4y2Ba第三季gydF4y2Ba)．gydF4y2BargydF4y2Ba，矩形的放大视图(gydF4y2Ba第三季gydF4y2Ba)．箭头表示共标记细胞。gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba，gydF4y2BavGATgydF4y2BaAllen小鼠脑图谱P56 S1皮层的mRNA表达。gydF4y2BatgydF4y2Ba，特异性gydF4y2BaREADRgydF4y2BavGATgydF4y2Ba的百分比gydF4y2BavGATgydF4y2Ba+gydF4y2BamNeon细胞之间的细胞。每个酒吧gydF4y2BaggydF4y2Ba，gydF4y2BalgydF4y2Ba而且gydF4y2BatgydF4y2Ba一个鼠标执行的值(n = 1)。gydF4y2Ba

源数据gydF4y2Ba

图9长期表达CellREADR载体后皮质细胞免疫反应的评估。gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba， CellREADR在体内长期效应评价示意图。对于每只老鼠，gydF4y2BaREADRgydF4y2BaCtip2 (3)gydF4y2Ba或gydF4y2BaCAG-tdTgydF4y2Ba对照aav注入S1皮质，孵育3个月。新鲜的大脑被解剖，并在注射部位收集小块皮质组织。立即进行定量PCR。未注射病毒的小鼠S1组织作为对照。gydF4y2BabgydF4y2Ba9个神经胶质激活和免疫原性相关基因的RNA表达水平变化。误差条为平均值±s.e.m.。n = 3个不同小鼠的生物重复。采用未配对双尾学生t检验进行分析，并给出P值。gydF4y2Ba

源数据gydF4y2Ba

图10 AAVs靶向的前肢尾部运动区L5/6 CFPNs的轴索投影图gydF4y2BaREADRgydF4y2BaCtip2gydF4y2Ba而且gydF4y2BaTRE3g-ChRger2-eYFPgydF4y2Ba．gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba的二元AAV向量示意图gydF4y2BaREADRgydF4y2BaCtip2 (3) -smFlag / tTA2gydF4y2Ba而且gydF4y2BaTRE3g-ChRger2-eYFPgydF4y2Ba用于光遗传激活和轴突投影追踪。gydF4y2BabgydF4y2Ba， CFA中CFPNs感染的轴索投影模式。有代表性的图像显示纹状体的投影(gydF4y2Bab2gydF4y2Ba)、丘脑(gydF4y2Bab3gydF4y2Ba，gydF4y2Bab4gydF4y2Ba)、pons (gydF4y2Bab5gydF4y2Ba)和髓质(gydF4y2Bab6gydF4y2Ba箭头)。gydF4y2BacgydF4y2Ba中冠状面位置示意图gydF4y2BabgydF4y2Ba所示。gydF4y2Ba

图11 CellREADR靶向大鼠神经元类型。gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba，用于大鼠细胞类型靶向的二元AAV载体示意图。在gydF4y2BaREADRgydF4y2Ba载体中，hSyn启动子驱动mCherry的表达，随后是sesRNA、smFlag和tTA2效应器的编码序列。随着gydF4y2BaREADRgydF4y2Ba，报告载体驱动TRE3g启动子中的mNeonG表达，以响应tTA2gydF4y2BaREADRgydF4y2Ba向量。gydF4y2BabgydF4y2Ba，大鼠基因组结构gydF4y2BavGATgydF4y2Ba该基因的sesRNA位置如图所示。gydF4y2BacgydF4y2Ba装甲防护,gydF4y2BaREADRgydF4y2BavGATgydF4y2Ba而且gydF4y2BaTRE3g-mNeongydF4y2Ba注射到皮层深层和海马体。二元载体标记的细胞显示在皮层(gydF4y2Bac1gydF4y2Ba)．gydF4y2Bac2gydF4y2Ba，方框区域的放大视图gydF4y2Bac1gydF4y2Ba．vGAT mrna通过原位杂交(gydF4y2Bac3gydF4y2Ba)．mNeon与vGAT mRNA共标记(gydF4y2Bac4gydF4y2Ba)．箭头显示的是共标记细胞。gydF4y2BadgydF4y2Ba，共注射AAVs后海马CA1区细胞标记模式gydF4y2BaREADRgydF4y2BavGATgydF4y2Ba而且gydF4y2BaTRE3g-mNeongydF4y2Ba．gydF4y2BaegydF4y2Ba，方框区域的放大视图gydF4y2BadgydF4y2Ba．箭头表示共标记细胞。gydF4y2BafgydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BaggydF4y2Ba，大鼠特异性gydF4y2BaREADRgydF4y2BavGATgydF4y2Ba在大鼠皮层(gydF4y2BafgydF4y2Ba)和海马(gydF4y2BaggydF4y2Ba)用vGAT的百分比来测量gydF4y2Ba+gydF4y2BamNeon细胞之间的细胞。gydF4y2BahgydF4y2Ba，大鼠基因组结构gydF4y2BaTle4gydF4y2Ba该基因的sesRNA位置如图所示。gydF4y2Ba我gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BajgydF4y2Ba装甲防护,gydF4y2BaREADRgydF4y2BaTle4gydF4y2Ba而且gydF4y2BaTRE3g-mNeongydF4y2Ba共注射到大鼠运动皮层深层集中的标记细胞(gydF4y2Bai1gydF4y2Ba)．Tle4gydF4y2Ba+gydF4y2Ba用TLE4抗体染色(gydF4y2Bai2gydF4y2Ba，gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba)．gydF4y2BajgydF4y2Ba中方框区域的放大视图gydF4y2Ba我gydF4y2Ba．箭头表示CellREADR和TLE4抗体共同标记的细胞。gydF4y2BakgydF4y2Ba，大鼠特异性gydF4y2BaREADRgydF4y2BaTle4gydF4y2Ba在大鼠皮层中，以TLE4的百分率来衡量gydF4y2Ba+gydF4y2BamNeon细胞之间的细胞。每个酒吧gydF4y2BafgydF4y2Ba，gydF4y2BaggydF4y2Ba而且gydF4y2BakgydF4y2Ba是一个大鼠执行的值(n = 1)。gydF4y2Ba

源数据gydF4y2Ba

图12 CellREADR载体靶向人类皮层神经元类型gydF4y2Ba体外gydF4y2Ba组织。gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba，人体皮层离体组织的有机分型平台示意图。左侧面板改编自“大脑(横向视图)”，由BioRender.com(2022)。从检索gydF4y2Bahttps://app.biorender.com/biorender-templatesgydF4y2Ba．gydF4y2BabgydF4y2Ba，用于驱动广泛的神经元细胞标记的hSyn-eGFP病毒结构示意图。gydF4y2BacgydF4y2Ba．gydF4y2BaAAVrg-hSyn-eGFPgydF4y2Ba标记细胞分布在所有层，并表现出不同的形态(gydF4y2Bac1gydF4y2Ba)．Insets从gydF4y2Bac1gydF4y2Ba（gydF4y2Bac2gydF4y2Ba),gydF4y2Bac2gydF4y2Ba（gydF4y2Bac3gydF4y2Ba，gydF4y2Ba4gydF4y2Ba)描绘了大量具有金字塔状形态的细胞，包括突出的垂直方向的顶端树突。gydF4y2BadgydF4y2Ba，gydF4y2BaFOXP2基因gydF4y2Ba人类新皮层的表达。gydF4y2BaFOXP2基因gydF4y2Ba取自艾伦研究所人类脑图(标本# 4312)的mRNA表达模式，显示上层和深层表达(箭头)(gydF4y2Bad1gydF4y2Ba)．当前研究中的FOXP2免疫染色(洋红色)也显示了上部和深部标记(gydF4y2Bad2gydF4y2Ba，gydF4y2Ba4gydF4y2Ba)．NeuN免疫染色(红色)描绘皮质神经元(gydF4y2Bad3gydF4y2Ba，gydF4y2Ba4gydF4y2Ba)．虚线勾勒出脑白质。gydF4y2BaegydF4y2Ba，gydF4y2BaREADRgydF4y2BaFOXP2基因(1)gydF4y2Ba用从相同组织中提取的有机切片进行标记gydF4y2BadgydF4y2Ba．有机型切片中亮场和mNeon原生荧光的概述，显示高度限制性标记，与观察到的相比gydF4y2BadgydF4y2Ba．插图从gydF4y2Bae2gydF4y2Ba（gydF4y2Bae3gydF4y2Ba)描述上层锥体神经元的形态。gydF4y2BafgydF4y2Ba的两个奇异向量的示意图gydF4y2BaREADRgydF4y2BaFOXP2基因gydF4y2Ba．在gydF4y2BaREADRgydF4y2BaFOXP2基因(1)gydF4y2Ba， hSyn启动子驱动编码ClipF、sesRNA1、smV5和tTA2的表达盒。在gydF4y2BaREADRgydF4y2BaFOXP2基因(2)gydF4y2Ba， hSyn启动子驱动编码ClipF、sesRNA2、smFlag和FlpO的表达盒。gydF4y2BaggydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BahgydF4y2Ba，申请后7天gydF4y2BaREADRgydF4y2BaFOXP2基因(2)gydF4y2BaAAV在DIV 1上，组织固定并用针对FOXP2和FLAG的抗体染色(gydF4y2BaggydF4y2Ba)．gydF4y2BahgydF4y2Ba，方框区域从gydF4y2BaggydF4y2Ba．标记的细胞gydF4y2BaREADRgydF4y2BaFOXP2基因(2)gydF4y2Ba体块较小，顶端树突短(gydF4y2Bah1gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Bah3gydF4y2Ba箭头)。非特异性背景荧光信号(如血管样轮廓)用细箭头表示(gydF4y2Bah2gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba我gydF4y2Ba， CellREADR特异性的定量测量为V5的百分比gydF4y2Ba+gydF4y2Ba细胞(gydF4y2BaREADRgydF4y2BaFOXP2基因(1)gydF4y2Ba)及FLAGgydF4y2Ba+gydF4y2Ba细胞(gydF4y2BaREADRgydF4y2BaFOXP2基因(2)gydF4y2Ba)分别用FOXP2免疫染色标记。每个酒吧gydF4y2Ba我gydF4y2Ba是执行的一个人脑样本的值(n = 1)。gydF4y2Ba

源数据gydF4y2Ba

补充信息gydF4y2Ba

补充信息gydF4y2Ba

此文件包含补充图1和gydF4y2Ba2及表1gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

报告总结gydF4y2Ba

同行评审文件gydF4y2Ba

补充视频1gydF4y2Ba

注射二元CellREADR病毒载体的小鼠光遗传学激活。注射二元READR的小鼠光遗传激活(CFA, 0.5 s)gydF4y2BaCtip2/3gydF4y2Ba/记者gydF4y2BaChRger2-eYFPgydF4y2BaAAVs诱发了前肢的步进运动。向上的动作依次包括肘部、手腕和手指的屈曲，然后是伸展。gydF4y2Ba

补充视频2gydF4y2Ba

注射二元PT增强子病毒载体的小鼠光遗传学激活。注射pt增强剂/报告剂的小鼠光遗传激活(CFA, 0.5 s)gydF4y2BaChRger2-eYFPgydF4y2BaAAVs诱导肘关节外伸伴随手指外伸。gydF4y2Ba

源数据gydF4y2Ba

权利与权限gydF4y2Ba

Nature或其许可方根据与作者或其他权利所有人签订的出版协议，对本文拥有专有权;作者对本文已接受的手稿版本的自我存档完全受此类出版协议条款和适用法律的约束。gydF4y2Ba

转载及权限gydF4y2Ba

关于本文gydF4y2Ba

通过CrossMark验证货币和真实性gydF4y2Ba

引用本文gydF4y2Ba

钱玉玉，李建军，赵淑珍，李玉玉。gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba用于细胞监测和操作的可编程RNA传感。gydF4y2Ba自然gydF4y2Ba(2022)。https://doi.org/10.1038/s41586-022-05280-1gydF4y2Ba

下载引用gydF4y2Ba

  • 收到了gydF4y2Ba：gydF4y2Ba

  • 接受gydF4y2Ba：gydF4y2Ba

  • 发表gydF4y2Ba：gydF4y2Ba

  • DOIgydF4y2Ba：gydF4y2Bahttps://doi.org/10.1038/s41586-022-05280-1gydF4y2Ba

评论gydF4y2Ba

通过提交评论，您同意遵守我们的gydF4y2Ba条款gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba社区指导原则gydF4y2Ba．如果您发现一些滥用或不符合我们的条款或指导方针，请标记为不适当。gydF4y2Ba

搜索gydF4y2Ba

高级搜索gydF4y2Ba

快速链接gydF4y2Ba

自然简报gydF4y2Ba

报名参加gydF4y2Ba自然简报gydF4y2Ba时事通讯——关于科学的重要信息，每天免费发送到您的收件箱。gydF4y2Ba

在你的收件箱里免费获取每日最重要的科学报道。gydF4y2Ba 注册《自然简报》gydF4y2Ba
Baidu
map