本文原标题：《CellRes
新突破，北京生命科学研究所陈婷团队开发新工具，利用光遗传方法控制基因编辑》
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科学方面的重大突破往往依赖于原始工具的开发，从而有助于揭示使用传统工具或方法无法获得的以前未知的知识。遗传操作已成为几乎所有生物学研究领域的标准实践；因此，基因表达控制系统如Cre和rtTA是生物医学研究不可或缺的工具。标准的基因调控工具的诱导系统通过添加可自由扩散的小分子（如抗生素或类固醇类似物）来控制。然而，科学研究日益复杂，需要开发更精确的基因调控系统，这些系统能够以可调和可逆的方式对基因表达进行时空控制。
年7月31日，北京生命科学研究所（NIBS）陈婷团队在CellResearch在线发表题为“Optogeneticgeneeditinginregionalskin”的研究论文，该研究开发体内时空特异性基因操作的新型遗传工具，研究人员利用拟南芥光敏蛋白隐花色素2（CRY2）及其结合配体CIB1蛋白，设计了一种新的光活化rtTA（Li-rtTA）系统，该研究证明Li-rtTA可以以时空特异性方式在局部皮肤中遗传标记多种细胞类型。这将使再生，伤口愈合，免疫反应和其他稳态或病理状况期间区域皮肤中的不同细胞的谱系示踪。同时，rtTA（Li-rtTA）系统结合TetO-Cre，可以实现时空特异性基因缺失。
科学方面的重大突破往往依赖于原始工具的开发，从而有助于揭示使用传统工具或方法无法获得的以前未知的知识。遗传操作已成为几乎所有生物学研究领域的标准实践；因此，基因表达控制系统如Cre和rtTA是生物医学研究不可或缺的工具。标准的基因调控工具的诱导系统通过添加可自由扩散的小分子（如抗生素或类固醇类似物）来控制。然而，科学研究日益复杂，需要开发更精确的基因调控系统，这些系统能够以可调和可逆的方式对基因表达进行时空控制。与化学试剂相比，光是以时空特定方式进行基因表达的理想诱导物。光遗传学工具彻底改变了神经科学的研究，并且正在迅速改变许多其他领域的标准实践。这些系统利用光敏蛋白来促进时空蛋白激活，定位或遗传改变。然而，大多数光控基因调控系统是在体外建立和应用的，而体内光可切换基因调控系统仍然是生物医学研究的主要需求。一种新的光遗传小鼠系统，可以在体内实现时空基因操作将促进新发现。为了生成能够进行体内时空特异性基因操作的新型遗传工具，研究人员利用拟南芥光敏蛋白隐花色素2（CRY2）及其结合配体CIB1蛋白，设计了一种新的光活化rtTA（Li-rtTA）系统。常规rtTA包含两个功能结构域：在多西环素存在下与四环素反应元件（TRE）结合的DNA结合结构域rTetR，以及来自单纯疱疹病*的转录激活结构域的反式激活结构域VP16。该研究的基本原理是通过将这两个rtTA结构域分开并将它们分别融合到光敏蛋白CRY2和CIB1中，然后通过CRY2和CIB1的二聚化在区域特异性光激活的条件下使它们重新团聚。在多西环素的存在下，rtTA的联合两个组分将能够结合TRE并驱动下游基因表达，类似于完整的rtTA。这种设计有几个优点：（1）光激活和多西环素的双重控制将确保紧密的时空特异性基因操作;（2）通过使用rtTA作为光激活模块，将能够利用许多现有的遗传工具来实现多种时空效用;（3）如果不涉及基因组DNA缺失，基因表达的激活是可逆的。为了测试该系统，该研究设计了几种不同版本的Li-rtTA。基于先前关于CIB1和CRY2蛋白的功能和效率的结果，研究人员产生了一系列构建体，结果发现CRY2PHR-VP16与CIBN-rTetR-CIBN的组合在光照和多西环素处理下实现了最高的诱导效率。因此，选择CIBN-rTetR-CIBN-2A-CRY2PHR-VP16作为进一步研究的最佳设计，并命名为Li-rtTA。
接下来，研究人员测试了Li-rtTA的两个基本特征：首先是它可逆地激活基因表达的能力；其次，该研究测试了它的时空特异性基因诱导能力。通过一系列实验结果，证实了Li-rtTA系统的成功构建，该系统能够在体外进行可逆和时空特异性基因操作。
为了利用该工具进行体内时空基因操作，研究人员使用CRISPR/Cas9将Li-rtTA表达盒插入Rosa26基因的内含子之一。接下来，研究人员测试了Li-rtTA在体内实现时空基因激活的能力。结果表明可以使用Li-rtTA小鼠在体内以时空特异性方式激活基因表达。该系统的独特优势在于可以利用许多现有的遗传工具来实现多种时空基因操作。例如，除了基因激活，还可以通过使用TetO-Cre实现时空特异性基因缺失。总的来说，Li-rtTA系统的光依赖性激活可用于在体内对多个器官中的细胞进行遗传标记。
这些结果一起证明Li-rtTA可以以时空特异性方式在局部皮肤中遗传标记多种细胞类型。这将使再生，伤口愈合，免疫反应和其他稳态或病理状况期间区域皮肤中的不同细胞的谱系示踪。
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