衍微赞助丨清华大学团队赢得国际大赛金奖

iGEM jamboree

今年是清华大学探微书院成立队伍Tsinghua-M后的第一次参赛，在经历长达九个月的寒训、brainstorm、正式项目推进（干湿实验、human practice等）、judging session和展台展示后，揭晓最终结果，iGEM宣布Tsinghua-M 2024顺利完赛并取得佳绩。

Tsinghua-M2024项目设计为使用RNA特异性腺苷脱氨酶(ADAR)在酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)中搭建RNA传感器，旨在构建一个工具箱，以更好地理解和利用RNA提供的信息。该传感器可以感知任意目标RNA信号，并实现任何选定基因的表达。通过共聚焦显微镜、流式细胞术等实验，证明了该传感器在酵母中可以良好表达，并显示出较高的信号强度。进一步地，RNAssay被应用于多种应用场景：多基因表达的原位检测、工程菌株的安全系统以及体内监测剪接变体。实验结果表明，RNAssay具有在体内RNA传感的强大潜力，操作简便，应用广泛。

Tsinghua-M  2024项目介绍

工具运作原理

RNA传感器的基本原理是将一个目标RNA片段插入传感器RNA的上游或特定位置。当目标RNA出现时，会与传感器RNA配对形成双链区域，这个区域包含A-C错配位点。ADAR识别并编辑这一错配，将腺苷（A）转变为肌苷（I），而肌苷在翻译中被识别为鸟苷（G）。通过这一机制，可以实现由目标RNA控制的终止密码子向非终止密码子的转变，控制下游基因的表达，将RNA信号转化为可测量的翻译信号。示意图如下：

应用方向设计原理

基于上述机制，该项目设计了三个主要应用方向：
（1）动态监测剪接异构体
这一应用的目标是检测特定基因的剪接异构体。通过设计含有不同剪接位点的RNA传感器，可以在细胞内实时监测这些变体的表达。传感器RNA在感受到不同的剪接异构体后，触发ADAR编辑，使得信号强度对应于特定的剪接变体表达水平，从而实现对多种基因变体的区分和定量。
（2）工程菌株的安全系统
在工程菌株的安全设计中，传感器被设计为对环境应激反应基因的表达作出反应。具体而言，在发生如热休克、饥饿等应激条件时，这些应激基因的mRNA会激活传感器，使ADAR触发自杀基因的表达。这种设计可以防止菌株在不受控制的环境中被滥用，同时也提高了菌株的生物安全性。
（3）mRNA水平检测
通过传感器RNA检测特定mRNA的水平，可以在活体中实时监控目标基因的表达状态。传感器RNA与目标mRNA结合并形成A-C错配，激活ADAR的编辑作用，产生可被检测的翻译信号。这种检测机制为直接观察体内mRNA水平提供了一种简便且可扩展的方法，有助于在多种生物学研究中监控基因表达变化。

项目通过不同策略（如增加ADAR的表达量、优化其在细胞中的定位、使用MS2序列帮助ADAR招募等）提高了编辑效率，并通过流式细胞术、共聚焦显微镜等方法验证了系统的有效性。最终结果表明，这种RNA传感系统在酿酒酵母中表现出较高的编辑效率和信号强度，是一种操作简单、应用前景广泛的体内RNA检测工具。

项目队伍成员

PIs

Primary PI  李春老师

Secondary PI  秦磊老师

Advisors

林广源、王伟豪

队长

李玮杰

副队长

刘子瑞、张程雪

队员

温雅、谭英琦、马丹阳、李清敏、朱弋、刘佳琳、刘宇晗、龚建廷、权圣杰、蒋思源、杨佳忆、章珂月、王玘隆、肖煜铃