靶向c-myc基因的CRISPR/Cas9腺病毒系统对肝癌的抑制作用

目的:设计、构建并包装靶向c-myc基因的CRISPR/Cas9腺病毒;评估靶向c-myc基因的CRISPR/Cas9腺病毒系统对肝癌的抑制作用.方法:采用生物信息学网站设计靶向c-myc基因的gRNA,以GFP作为对照设计GFP gRNA;通过T7E1筛选出编辑效率高的gRNA并将筛选的gRNA构建CRISPR/Cas9腺病毒载体并包装腺病毒,通过分析细胞增殖、周期和凋亡及迁移能力的变化来评估靶向c-myc基因的CRISPR/Cas9腺病毒系统对肝癌的抑制作用.结果:成功设计、构建并包装靶向c-myc基因的CRISPR/Cas9腺病毒;靶向c-myc基因的CRISPR/Cas9腺病毒系统能够显著抑制Hepa1-6细胞的增殖和迁移、阻滞细胞周期进程,但对细胞凋亡无影响.结论:靶向c-myc基因的CRISPR/Cas9腺病毒系统可在细胞水平明显抑制肝癌细胞的生长.     

原核CRISPR-Cas系统的结构功能及应用

CRISPR-Cas系统是新近在原核生物中发现的一种抵御外来DNA入侵的免疫机制,由一个成簇规则间隔的短回文重复序列(CRISPR)和附属的蛋白质(Cas)组成,广泛分布于真细菌和古菌中.CRISPR由重复序列及其间隔序列组成,间隔序列来自于过去的入侵DNA,并插入到细菌的CRISPR排列中.一旦出现新的入侵,CRISPR转录,其RNA经过加工后与Cas蛋白质组成一个核蛋白复合体,该复合体通过RNA与入侵DNA序列之间的互补配对,结合目标序列,最后Cas蛋白质将入侵DNA降解.此外,基于CRISPR系统中的Cas9蛋白,发展了一种新的基因组编辑技术,在不同的细胞中均能获得高效的基因定点打靶,展现出巨大的潜力.     

中国科学家找到新的基因编辑工具

正2016年5月2日,Nature系列顶级刊物Nature Biotechnology在线发表了河北科技大学韩春雨团队的一篇关于新的基因编辑技术的论文。该技术被称作NgAgo—gDNA,与最时兴的通过RNA寻找替换序列的CRISPR/Cas9技术相比,前者通过DNA作为介导来寻找替换目标。不仅如此,理论上NgAgo脱靶率更低,其精确性也要比CRISPR/Cas9高1024倍。该技术可用于微生物、植物和动物的精准基因改造,以及一些遗传性疾病的基因治疗,在医药、农业、畜牧等产业领域具有重要应用价值。     

靶向小鼠CREPT基因CRISPR/Cas9敲除质粒的构建

目的 利用规律间隔成簇短回文重复序列/相关蛋白9(CRISPR/Cas9)系统构建靶向小鼠CREPT基因的敲除质粒。方法 根据CRISPR/Cas9靶点设计原则靶向小鼠CREPT基因的sgRNAs,与体外转录载体pUC57-sgRNA连接，构建CREPT基因敲除质粒；体外切割实验验证设计的sgRNAs是否具有活性。结果 设计了3条sgRNAs并分别准确插入pUC57-sgRNA载体；体外切割实验结果显示，以上3条sgRNAs均能够介导Cas9蛋白对靶片断进行切割。结论 制备了小鼠CREPT基因敲除质粒和体外转录的sgRNAs,为构建CREPT基因敲除小鼠模型奠定了重要基础。     

靶向RNA的CRISPR-Cas13系统及其研究进展

CRISPR-Cas(clustered regularly interspaced short palindromic repeats-associated proteins)系统是细菌和古菌抵御外源核酸物质入侵的适应性免疫系统,发挥作用时经过3个阶段:适应阶段、表达阶段和干扰阶段.其中,靶向DNA的CRISPR-Cas9研究较为深入,在基因组编辑领域具有广泛应用.而靶向RNA的CRISPR-Cas技术仍处于初步研究阶段.CRISPR-Cas13系统(Cas13a-d)的发现为RNA编辑等领域提供了新思路.Cas13家族蛋白是RNA介导的具有RNase活性的效应蛋白,结构上有保守的HEPN结构域(higher eukaryotes and prokaryotes nucleotide-binding domain),能自我加工precursor crRNA和切割靶RNA.从Cas13家族蛋白的发现与基本功能、结构基础,以及在病毒核酸检测、RNA编辑、疾病治疗等方面的应用进行综述,旨在为CRISPR-Cas13系统的合理改造和应用奠定基础.     

CRISPR/Cas9技术联合AAV对Rosa-mTmG小鼠的MEF细胞进行编辑

目前,基因编辑技术已被广泛用于生物医学研究,本研究利用AAV(Adeno-Associated Virus)递送CRISPR/Cas9系统,实现高效率的基因编辑,并对特定组织细胞中的基因编辑进行了初步探索.我们首先采用Rosa-mTmG转基因小鼠来研究CRISPR/Cas9在小鼠胚胎成纤维细胞(Mouse Embryonic Fibroblast,MEF)中的编辑效率;接着,我们构建了能够被AAV包装的SaCas9系统,并通过瞬转以及AAV介导递送的方式检测其基因编辑效率;最后,我们还构建了含有心肌特异启动子的cTNT-PX601-sgRNA以备后续研究.结果发现,与瞬转相比,AAV介导CMV-PX601-sgRNA在体外能够极大地提高细胞的基因编辑效率.另外,cTNT-PX601-sgRNA能够在心肌细胞中特异表达.我们的结果表明,利用AAV介导的CRISPR/Cas9系统在体外可以实现高效地基因编辑,为靶向修复基因缺陷疾病,特别是特定组织器官中的基因缺陷,提供了研究工具和实验依据.     

利用改良的CRISPR/Cas9系统构建猪PPARD 载体及效率检测

为了构建猪PPARD基因编辑载体并进行基因编辑效率检测，本研究利用改良的双位点编辑CRISPR/Cas9载体系统，根据PPARD基因结构和序列特点，设计2个能靶向切割PPARD基因的sgRNA序列，将2个PPARD sgRNA表达盒以串联的形式连接到一个CRISPR/Cas9载体中。将构建的质粒转染PK15细胞，提取各组细胞DNA,PCR扩增突变区域后，通过序列测定在DNA水平检测载体编辑效率。分别提取各组细胞总RNA及细胞总蛋白，利用qRT-PCR及Western blot在基因表达及蛋白表达水平上检测重组载体的基因编辑效率。结果发现，PPARD-2KO组DNA总突变率为45.83%(22/48);与正常对照组相比，PPARD基因编辑组中PPARD mRNA显著下降84%(P<0.01),PPARD蛋白表达量显著下降61%(P<0.01)。本研究利用改良的CRISPR/Cas9载体系统成功构建了高效PPARD基因编辑载体，并且未经药物筛选即可在细胞上实现高效率基因编辑，将大幅提高后续筛选单细胞克隆效率，推进对PPARD基因的功能研究。     

新型基因编辑技术CRISPR/Cas9系统研究现状

规律成簇间隔短回文重复序列及其相关系统(clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR associated,CRISPR/Cas system)是细菌和古细菌防御外来噬菌体、质粒或其他外源DNA侵染的获得性免疫系统.依据Cas蛋白种类和同源性,CRISPR/Cas系统被分为3类,其中,Ⅰ类和Ⅲ类需要多种Cas蛋白参与,而Ⅱ类系统,即CRISPR/Cas9组成简单,仅需Cas9蛋白参与即可.经过遗传工程改造后的CRISPR/Cas9已经作为一种新型的基因编辑工具被用于多种生物的基因组编辑.本文就CRISPR/Cas9系统的发现、结构组成、作用机制、研究现状、面临的困境及应用前景等几方面进行了总结.     

CRISPR/Cas基因编辑系统的研究进展及应用

规律成簇间隔短回文重复序列(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)和CRISPR相关蛋白(CRISPR-associated proteins,Cas)组成的CRISPR/Cas系统是古细菌和细菌特有的抵御外源核酸入侵的适应性免疫机制.其中CRISPR/Cas9系统已经在动植物基因功能研究和模型构建等方面得到广泛的应用.另外,CRISPR/Cas系统在基因治疗和核酸分子检测领域的应用也是近年来研究的热点.本文主要对CRISPR/Cas系统的发现、组成和作用机制以及该系统的应用进行综述.     

gRNA二级结构对拟南芥HD2基因CRISPR/Cas9编辑率的影响

近年来,利用基因编辑工具编辑特定基因逐渐成为一种获得突变体的主要方法。CRISPR/Cas9编辑技术是目前最新和最高效的基因编辑技术。然而,这一技术在植物中的编辑率受到很多因素的影响,例如如何设计gRNA以及如何避免脱靶效应等。为了探究gRNA的二级结构对拟南芥基因编辑的影响,我们选择了拟南芥基因组中的组蛋白去乙酰化酶(HDACs)基因家族中一个植物特有的亚家族(HD2)为靶基因,通过设计这一亚家族中3个HD2基因不同的CRISPR/Cas9靶点,观察不同gRNA接头二级结构对CIRSPR/Cas9编辑率的影响。结果显示：不同gRNA接头二级结构对基因的编辑率会有一定的影响,当二级结构由一段单链RNA、5个茎环、2个突环和3个发夹环组成的时候,编辑率最高。该研究可为后续人们使用以tRNA为策略设计gRNA的CRISPR/Cas9工具时选择合适的靶点,为提高基因编辑率提供基础。     

国外期刊亮点

正中国科学家获得世界首例经过基因靶向修饰的小猴中国云南中科灵长类生物医学重点实验室YYuuyyuu NNiiuu等运用转基因技术成功实现了灵长类动物的特定基因的定点修饰,诞生了世界首只经过基因靶向修饰的小猴。研究成果发表于2014年2月13日出版的Cell。研究小组运用转录激活因子样效应物核酸酶(TALENs)和规律成簇的间隔短回文重复序列(CRISPR/CAS9)技术,实现了猕猴、食蟹猴2个物种的靶向基因修饰,诞生了世界首只经过基因靶向修饰的小猴。这是TALENs和CRISPR/CAS9这2项技术被首次证明在灵长类动物中的有效应用。研究小组还运用TALENs技术,实现猕猴、食蟹猴2个物种的基因靶向修饰的其他系列研究成果。     

利用CRISPR/Cas9敲除小鼠低温诱导蛋白(CIRBP)基因

为研究冷诱导RNA结合蛋白(CIRBP)与多种疾病的关系,利用CRISPR/Cas9系统敲除小鼠的CIRBP基因.针对CIRBP基因编码序列设计向导RNA(single guide RNA,sgRNA),构建相应sgRNA表达质粒.将此sgRNA与Cas9蛋白混合,注射C57BL/6小鼠的受精卵,实现靶基因敲除.通过T7E1酶切实验初步检测靶基因的修饰情况,再经过测序分析确定突变位点.获得了8个CIRBP基因突变的首建鼠,8只小鼠发生不同程度的碱基缺失.     

基于荧光标记双向筛选的拟南芥CRISPR基因编辑突变体库构建

突变体库是研究基因功能的重要工具。拟南芥种质资源库(ABRC)储藏了几乎涵盖所有基因的突变体材料,其中T-DNA插入突变体占绝大多数。然而,当在T-DNA插入突变体中进行遗传转化或与其他转基因报告系统进行杂交时容易引起转基因沉默,阻碍了相关研究的开展,甚至产生错误结论。甲基磺酸乙酯(Ethyl Methane Sulfonate, EMS)诱变和快中子诱变技术可获得非转基因突变体,但这两种方法均为随机诱变技术,需要通过基因定位来确认突变位点,无法实现基因靶向敲除。CRISPR/Cas9可以对目的基因进行靶向编辑,获得不携带转基因的突变体。拟南芥中尚无利用CRISPR/Cas9进行高通量突变体库构建的报道。本研究共设计900条sgRNAs靶向300个RNA通路相关基因,通过合成sgRNA混池文库、引入DsRed2荧光筛选标记、将DNA条形码和二代测序技术相结合,实现了对转基因阳性苗的高通量鉴定和分型,并对T2代具有发育缺陷的无荧光植株进行负向筛选,成功鉴定到了不含转基因的smd3-b和rlua4突变体。     

利用CRISPR/CAS9技术在生殖细胞中治愈小鼠遗传疾病(英文)

The CRISPR/Cas system is a very powerful and versatile tool for genomic manipulation.A recent study published in Cell Research by Wu et al.[1]reported a Cas9-mediated strategy to correct a disease-causing mutation in the mouse gamma C-crystallin(Crygc)locus in spermatogonial stem cells(SSCs)to cure the resulting cataracts disease in the offspring with 100%efficiency.Importantly,no off-target mutations were identified through whole-genome sequencing.     

CORRECT介导的人HBB-28基因定点突变细胞株的建立及其应用

为利用CRISPR/Cas9系统建立一种新型、高效的定点突变和基因修复的新方法——引入阻断突变碱基的CORRECT(Consecutive re-Guide or re-Cas steps to Erase CRISPR/Cas blocked Targets)方法，本研究使用规律间隔成簇短回文重复序列(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats,CRISPR)在线设计工具，针对人β-珠蛋白(HBB)基因设计小向导RNA (small guide RNA，sgRNA)，构建PX459-sgRNA-Cas9共表达质粒，然后以含阻断突变碱基(G>T)的单链寡核苷酸(single-stranded Oligo DNA Nucleotides,ssODNs)为同源模板，通过脂质体转染HEK293T细胞，并通过Sanger测序和酶切(T7EⅠ和AatⅡ)检测编辑效率，最后通过Sanger 测序分析敲除HBB单克隆细胞的基因型。结果表明，成功构建β-地中海贫血(简称β-地贫)HBB-28(A>G)基因纯合定点突变的HEK293T细胞株。阻断突变碱基优化的ssODNs减少Cas9蛋白对靶点的再次编辑，提高了整合效率。本研究建立的新型点突变技术可以高效获得纯合定点突变的HEK293T细胞株，既为单碱基突变疾病模型的建立提供实验依据，又为基因修复治疗提供高效的方法。     

基于 CRISPR / Cas9 技术构建点突变小鼠概述

摘要:2013 年 CRISPR( Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) / Cas( CRISPR-associated) 系统证实能够对人的细胞和其他真核细胞进行基因组编辑,现已广泛应用于生物医学领域。 本文对 CRISPR 在点突变小鼠构建中的应 用 进 行 概 述,为 单 向 导 RNA ( single guide RNA, sgRNA) 和 修 复 模 板 单 链 寡 聚 核 苷 酸 ( single-strand oligonucleotide,ssODN)的设计及体外转录、受精卵显微注射、子代鼠的鉴定等提供理论参考。     

利用CRISPR/Cas9系统建立成体心肌细胞特异性Oga基因敲除小鼠模型

目的 利用腺相关病毒9(AAV9)介导的CRISPR/Cas9系统构建成体心肌细胞特异性Oga基因敲除小鼠模型,来研究内源性OGA在成体心脏稳态维持中的功能。方法 首先,筛选靶向Oga编码区的有效sgRNA,构建包装表达有效sgRNA的AAV9病毒。其次,建立心肌细胞特异性SpCas9表达小鼠(α-MHC^Cas9),并通过腹腔注射方式将AAV9-sgOga注射到小鼠体内。通过qPCR和Western blot印记杂交实验检测Oga的表达情况,确定Oga敲除是否成功。最后,通过组织学分析心脏结构,以及超声心动图分析心脏功能,来分析Oga对心脏稳态维持的影响。结果 筛选到2条可以有效靶向Oga编码区的sgRNA,通过AAV9递送实现了Oga基因在心脏组织的有效敲除,且导致O-GlcNAcylation表达显著上升;组织学分析和超声心动图分析发现基因敲除小鼠心脏结构及功能在基础水平与对照小鼠无显著变化。结论 利用AAV9介导的CRISPR/Cas9系统成功建立了成体心肌细胞Oga基因敲除的小鼠模型,为研究OGA介导的O-GlcNAcylation清除在心脏稳态维持中的功...     

CRISPR/Cas9核糖核蛋白介导的无T-DNA插入的白桦BpGLK1精准突变

【目的】CRISPR/Cas9 RNP系统是一种高效的基因编辑技术,具有简单、精准等特点,已被广泛应用于动、植物的基因编辑研究中。目前,通过微粒轰击技术将Cas9蛋白和gRNA核糖核蛋白复合体(RNP)导入受体细胞,获得无选择标记的基因编辑植物,该技术的提出为快速创制植物突变体提供了崭新思路。【方法】本研究以白桦(Betula platyphylla×B.pendula)BpGLK1基因为编辑的靶基因,采用CRISPR/Cas9 RNP技术开展无T-DNA插入的BpGLK1基因编辑。在白桦BpGLK1基因的第1外显子处设计靶位点,采用PCR扩增技术获得BpGLK1-E1靶位点片段;采用酶切及连接技术构建pAbAi-BpGLK1-E1重组质粒,将该质粒线性化后与Cas9蛋白作用,体外检测CRISPR/Cas9 RNP活性及gRNA的精准性。以白桦合子胚诱导的愈伤组织为受体,采用微粒轰击技术进行BpGLK1定向诱变。【结果】CRISPR/Cas9 RNP体外活性检测显示：Cas9蛋白及gRNA复合体具有裂解活性,可在BpGLK1靶位点的特定位点进行有效切割。以白桦成熟胚为材料,在无光照条件...     

CRISPR/dCas9在细菌转录调控中的应用及展望

CRISPR/dCas9是以CRISPR/Cas9系统为基础发展而来的转录调控工具.本文综述了CRISPR/dCas9作为转录抑制工具(CRISPRi)和转录激活工具(CRISPRa)的发展及应用,总结了在细菌中应用CRISPR/dCas9系统时转录调控系统的选择、构建、靶位点的选择以及gRNA的设计等方面存在的问题,并对相关解决方法进行了展望.     

TALENs和CRISPR/Cas9诱导绵羊成纤维细胞基因组定点双链断裂提高Rad51基因表达量

为检测不同限制性人工核酸内切酶对绵羊成纤维细胞Rad51基因m RNA转录和蛋白表达的影响,本实验将有效切割MSTN(myostatin)基因位点的TALENs和CRISPR/Cas9人工核酸酶电转染到体外培养的绵羊成纤维细胞中诱导产生DNA双链定点断裂,与正常和电转染p Max绿色荧光蛋白报告基因质粒的绵羊成纤维细胞进行对照,采用实时荧光定量PCR和Western Blot方法对不同处理的绵羊成纤维细胞Rad51基因m RNA转录和蛋白质的表达情况进行研究。结果表明:TALENs和CRISPA/Cas9人工核酸酶诱导产生的MSTN基因组DNA双链定点断裂能提高绵羊成纤维细胞Rad51基因表达量。