新たなRNA技術「スプリットRNAスイッチ」の開発~特定の細胞を標的とした遺伝子発現制御の正確性を大幅に向上~

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2025-07-01 京都大学iPS細胞研究所

京都大学CiRAと東京大学IQBの研究グループは、RNAスイッチの精度向上技術「スプリットRNAスイッチ」を開発した。これは複数のRNAスイッチが生成するタンパク質断片をプロテインスプライシングで再結合させ、標的細胞でのみ活性タンパク質を発現させる技術。翻訳漏洩を抑え、標的細胞のみでゲノム編集や薬剤耐性タンパク質の生成を可能にする。さらに、複数の生体分子を同時に認識する多入力システムも構築され、細胞種特異的な応用が広がる。

新たなRNA技術「スプリットRNAスイッチ」の開発~特定の細胞を標的とした遺伝子発現制御の正確性を大幅に向上~
図1. プロテインスプライシングを活用したスプリットRNAスイッチ

<関連情報>

スプリットRNAスイッチは、細胞種特異的な遺伝子発現を可能にする翻訳前および翻訳後の制御をオーケストレーションする Split RNA switch orchestrates pre- and post-translational control to enable cell type-specific gene expression

Itsuki Abe,Hirohisa Ohno,Megumi Mochizuki,Karin Hayashi & Hirohide Saito
Nature Communications  Published:01 July 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-025-60392-2

Abstract

RNA switch is a synthetic RNA-based technology that controls gene expression in response to cellular RNAs and proteins, thus enabling cell type-specific gene regulation and holding promise for gene therapy, regenerative medicine, and cell therapy. However, individual RNA switches often lack the specificity required for practical applications due to low ON/OFF ratios and difficulty in finding distinct and single biomolecule targets. To address these issues, we present “split RNA switches” that integrate outputs from multiple RNA switches by exploiting protein splicing. We show that split RNA switches significantly improve the ON/OFF ratio of microRNA-responsive ON switch system by canceling leaky OFF level in human cells. Using this approach, we achieve efficient cell purification using drug-resistance genes based on endogenous microRNA profiles and CRISPR-mediated genome editing with minimal off-target-cell effects. Additionally, we demonstrate RNA-based synthetic circuits using split RNA switches to enable the detection of multiple microRNAs and proteins with logical operations. Split RNA switches highlight the potential of post-translational processing as a versatile and comprehensive strategy for advancing mRNA-based therapeutic technologies.

細胞遺伝子工学
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