Modular extracellular sensor architecture for engineering mammalian cell-based devices.
Modular extracellular sensor architecture for engineering mammalian cell-based devices.
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DOI：
10.1021/sb400128g
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发表时间：
2014-12-19
影响因子：
4.7
通讯作者：
Leonard, Joshua N.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Daringer, Nichole M.;Dudek, Rachel M.;Schwarz, Kelly A.;Leonard, Joshua N.
工程哺乳动物细胞为基础的设备，监测和治疗调节人体生理是一个有前途的和新兴的前沿临床合成生物学。然而，实现这一愿景需要新的技术，使工程电路能够感知和响应生理相关的线索。没有现有的技术能够使工程细胞在不依赖天然细胞受体或可能与天然细胞成分串扰的信号转导途径的情况下，只感知细胞外配体，包括蛋白质和病原体。为了满足这一需求，我们在这里报告了一种我们称之为模块化细胞外传感器架构（MESA）的技术。这个独立的受体和信号转导平台与天然细胞过程最大程度地正交，包括独立的、可调的蛋白质模块，可以实现性能优化和识别新配体的新型MESA的直接工程。我们展示了配体诱导的MESA信号激活，使用基于设计的方法优化受体性能，以及MESA生物传感器的生成，这些传感器以转录调节或转录独立的酶活性重建的形式产生输出。这种系统的、定量的平台表征为MESA工程识别新的配体和将这些传感器集成到各种哺乳动物合成生物学应用中提供了一个框架。
Engineering mammalian cell-based devices that monitor and therapeutically modulate human physiology is a promising and emerging frontier in clinical synthetic biology. However, realizing this vision will require new technologies enabling engineered circuitry to sense and respond to physiologically relevant cues. No existing technology enables an engineered cell to sense exclusively extracellular ligands, including proteins and pathogens, without relying upon native cellular receptors or signal transduction pathways that may be subject to crosstalk with native cellular components. To address this need, we here report a technology we term a Modular Extracellular Sensor Architecture (MESA). This self-contained receptor and signal transduction platform is maximally orthogonal to native cellular processes and comprises independent, tunable protein modules that enable performance optimization and straightforward engineering of novel MESA that recognize novel ligands. We demonstrate ligand-inducible activation of MESA signaling, optimization of receptor performance using design-based approaches, and generation of MESA biosensors that produce outputs in the form of either transcriptional regulation or transcription-independent reconstitution of enzymatic activity. This systematic, quantitative platform characterization provides a framework for engineering MESA to recognize novel ligands and for integrating these sensors into diverse mammalian synthetic biology applications.
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DOI：
10.1073/pnas.0700293104
发表时间：
2007-03-20
影响因子：
11.1
作者：
Armbruster, Blaine N.;Li, Xiang;Roth, Bryan L.
通讯作者：
Roth, Bryan L.
影响因子：
12.4
作者：
Kafri, T;van Praag, H;Verma, IM
通讯作者：
Verma, IM
影响因子：
17.1
作者：
Brentjens RJ;Davila ML;Riviere I;Park J;Wang X;Cowell LG;Bartido S;Stefanski J;Taylor C;Olszewska M;Borquez-Ojeda O;Qu J;Wasielewska T;He Q;Bernal Y;Rijo IV;Hedvat C;Kobos R;Curran K;Steinherz P;Jurcic J;Rosenblat T;Maslak P;Frattini M;Sadelain M
通讯作者：
Sadelain M
影响因子：
46.9
作者：
Galarneau, A;Primeau, M;Michnick, SW
通讯作者：
Michnick, SW
DOI：
10.1073/pnas.0710487105
发表时间：
2008-01-08
影响因子：
11.1
作者：
Barnea, Gilad;Strapps, Walter;Lee, Kevin J.
通讯作者：
Lee, Kevin J.