心血管疾病的基因治疗

基因治疗在先天遗传性以及后天获得性心血管疾病治疗中均具有广阔的发展前景. 对心血管疾病致病机理的深入认识和疾病基因组学研究的发展, 进一步促进了临床前基因治疗的研究进展. 但基因治疗过程中存在的机体细胞免疫反应、外源基因表达水平不足、在体基因转导效率低下等因素都成为基因治疗临床应用转化的瓶颈. 近年来, 基因导入载体和基因组编辑技术的发展为上述问题的改善和解决提供了新的思路. 目前成族规律间隔短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats, CRISPR)/Cas9 基因组编辑技术已经成功应用于动物模型的在体基因编辑, 达到了显著改善血脂指标的疗效. 进一步研究体内组织特异和高效的基因导入方式, 提高基因编辑的靶向效率和特异性, 并建立全面有效的安全评估实验体系, 将推动基因治疗向临床应用的转化. 针对心血管疾病基因治疗中基因导入载体的研究以及CRISPR/Cas9 基因组编辑技术的应用展开讨论.     

The CRISPR/Cas bacterial immune system cleaves bacteriophage and plasmid DNA

Bacteria and Archaea have developed several defence strategies against foreign nucleic acids such as viral genomes and plasmids. Among them, clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR) loci together with cas (CRISPR-associated) genes form the CRISPR/Cas immune system, which involves partially palindromic repeats separated by short stretches of DNA called spacers, acquired from extrachromosomal elements. It was recently demonstrated that these variable loci can incorporate spacers from infecting bacteriophages and then provide immunity against subsequent bacteriophage infections in a sequence-specific manner. Here we show that the Streptococcus thermophilus CRISPR1/Cas system can also naturally acquire spacers from a self-replicating plasmid containing an antibiotic-resistance gene, leading to plasmid loss. Acquired spacers that match antibiotic-resistance genes provide a novel means to naturally select bacteria that cannot uptake and disseminate such genes. We also provide in vivo evidence that the CRISPR1/Cas system specifically cleaves plasmid and bacteriophage double-stranded DNA within the proto-spacer, at specific sites. Our data show that the CRISPR/Cas immune system is remarkably adapted to cleave invading DNA rapidly and has the potential for exploitation to generate safer microbial strains.     

基因编辑技术在花卉育种中应用的研究进展

相较传统育种,基因编辑育种能够更精准、高效地改变植物的性状,获得优良的品种.目前应用基因编辑技术于花卉育种研究的报道相对较少.该文综述了基因编辑技术,特别是规律成簇的间隔短回文重复/CRISPR-关联核酸内切酶9(CRISPR/Cas 9)在花卉中的研究进展及其局限性,同时还就花卉基因编辑育种的发展方向进行了讨论,希望...     

RNA-guided genetic silencing systems in bacteria and archaea

Clustered regularly interspaced short palindromic repeat (CRISPR) are essential components of nucleic-acid-based adaptive immune systems that are widespread in bacteria and archaea. Similar to RNA interference (RNAi) pathways in eukaryotes, CRISPR-mediated immune systems rely on small RNAs for sequence-specific detection and silencing of foreign nucleic acids, including viruses and plasmids. However, the mechanism of RNA-based bacterial immunity is distinct from RNAi. Understanding how small RNAs are used to find and destroy foreign nucleic acids will provide new insights into the diverse mechanisms of RNA-controlled genetic silencing systems.     

CRISPR-Cas 系统在生物学研究中的应用

摘要: 成簇的规律间隔的短回文重复序列( clustered regularly interspaced short palindromic repeats,简称为 CRISPR) 系统是一种新的基因修饰技术,具有制作周期短、成本低和作用高效等优点。本文从结构、研究历史、分类和分布、作 用机制和其在生物学研究中的应用等方面介绍 CRISPR-Cas 系统。     

CRISPR/Cas9基因转录激活技术的建立及其应用

建立基于CRISPR/Cas9的基因转录激活技术,实现在HEK293细胞中激活cGAS基因的转录。首先利用慢病毒载体构建稳定表达Cas9的HEK293细胞;并采用Real-time PCR和western blot方法鉴定Cas9蛋白质表达效果。再选取不同靶序列,分别构建用于激活cGAS基因转录的sgRNA载体,将构建好的序列载体与CRISPR体系工具质粒共转染至稳定表达Cas9的HEK293细胞中。采用Real-time PCR方法检测细胞中内源cGAS的转录激活效果。成功建立了基于CRISPR/Cas9的基因转录激活技术,并在c GAS基因阴性表达的细胞中激活基因的转录。     

Induction of core symptoms of autism spectrum disorder by in vivo CRISPR/Cas9-based gene editing in the brain of adolescent rhesus monkeys

Although CRISPR/Cas9-mediated gene editing is widely applied to mimic human disorders,whether acute manipulation of disease-causing genes in the brain leads to ...     

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。     

高效切割Hipp11 敲入位点的sgRNA 设计及活性验证

摘要: 目的设计并验证能够高效切割Hipp11 位点的sgRNA,为在Hipp11 位点定点敲入外源基因提供工作基础。方法使用预测软件对Hipp11 位点的sgRNA 进行预测并挑选脱靶效应较低的两个sgRNA。构建相应载体,通过CRISPR/Cas9 活性检测试剂盒在体外检测sgRNA 的活性。选取活性较高的sgRNA 体外转录,与Cas9 mRNA 一并注射受精卵。检测出生后小鼠Hipp11 位点切割效率,计算出sgRNA 的体内活性。结果两个sgRNA 的体外活性分别为19. 2%和51. 7%,使用体外活性高的2 号sgRNA 显微注射获得8 只新生小鼠,其中62. 5% ( 5 /8) 的小鼠中检测到Hipp11 位点周围发生碱基插入或缺失。结论获得一个能够引导高效切割的Hipp11 位点通用型sgRNA,从而为基因CRISPR 技术在Hipp11 位点定点插入外源基因奠定基础。sgRNA 体外活性能够预测sgRNA 在体内的切割活性,表明体外活性验证是筛选高活性sgRNA 的有效手段。     

原代小鼠卵巢上皮细胞TP53基因敲除及其生物学特征变化

目的 利用CRISPR/Cas9慢病毒载体系统建立小鼠原代卵巢上皮细胞TP53基因稳定敲除细胞系,分析细胞增殖、细胞周期、克隆形成以及细胞转移侵袭能力的变化。方法 构建LentiCRISPRv2-sgRNA TP53基因敲除质粒,用293FT细胞进行慢病毒包装,转导小鼠原代卵巢上皮细胞,嘌呤霉素筛选出稳定敲除细胞系,进行PCR、蛋白免疫印迹以及免疫荧光鉴定。细胞增殖、细胞周期变化、克隆形成、细胞迁移侵袭能力分别用MTT、流式细胞分析、单层培养以及Transwell小室进行测定。结果 TP53基因敲除小鼠原代卵巢上皮细胞中P53表达缺失;TP53敲除引起细胞迅速增殖,DNA合成加速,克隆形成以及迁移侵袭能力增强。结论 获得了原代小鼠卵巢上皮细胞TP53基因稳定敲除细胞系,细胞生物学特征明显改变。     

使用病毒载体的罕见病基因疗法临床进展

 很大一部分的罕见病由遗传因素决定,难以用普通的小分子或大分子药物治愈,而基因治疗有望从根本上修正人体功能的缺失或异常,给罕见病患者带来改善生活质量的希望。目前许多基因疗法的临床试验正在开展,病毒载体是常用的基因递送方法,本文讨论了用于临床基因递送的多种病毒载体,包括腺相关病毒、逆转录病毒和慢病毒,重点列举了这些病毒在罕见病临床试验中的研究、应用和进展,评价了这些病毒的优缺点,并简述了基因疗法的研究方向及应用前景。     

利用CRISPR/Cas9慢病毒系统敲除人源HOIP基因

泛素化修饰是一种能调节诸多细胞功能的重要蛋白质翻译后修饰,近几年研究发现了一种新的泛素化修饰即线性泛素化修饰,LUBAC(linear ubiquitin chain assembly complex)是目前已知唯一的导致蛋白质发生线性泛素化修饰的E3酶。目前LUBAC复合物的底物和功能所知甚少。为了探索LUBAC复合物新的底物和功能,利用CRISPR/Cas9慢病毒系统构建稳定敲除LUBAC核心组分HOIP基因的HeLa细胞系,通过质谱鉴定此细胞系和对照细胞的差异泛素化修饰蛋白质,即可能是LUBAC新的底物。首先将靶向HOIP基因的不同CRISPR序列插入lenti CRISPRv2载体中,制备慢病毒质粒感染He La细胞,然后使用嘌呤霉素压力筛选,用Western Blot方法检测HOIP基因的敲除效果,最后成功地构建HOIP基因稳定敲除HeLa细胞系。此稳定细胞系的构建为日后深入研究LUBAC的功能提供一个人类细胞模型。     

CRISPR/Cas技术在木本植物改良中的应用

木本植物育种周期长、种质资源匮乏,已成为限制木本植物种质创新的主要因素。CRISPR/Cas系统是近年来发展起来的能够实现对基因组进行精准定点编辑的技术,具有操作简单、周期短、效率高等优点,可实现基因的敲除、插入、替换等目的,从而精确地引入目标性状。目前,该技术已在多种家畜、昆虫、作物中得到了成功应用,对大量性状进行了改良,实现了种质资源的原始创新,大大缩短了育种年限。CRISPR/Cas技术的产生为木本植物的遗传改良提供了契机。笔者对CRISPR/Cas技术在杨树(Populus spp.)、苹果(Malus spp.)、柑橘(Citrus spp.)、葡萄(Vitis vinifera)、木薯(Cassava spp.)等木本植物育种中的应用进行了总结,该技术实现了T0代木本植物优良基因型的固定,在生长、材性、抗病性、抗旱性等性状上得到了明显改善,加快了木本植物育种进程,提高了育种效率。但该技术在木本植物中的应用尚处于起步阶段,还存在脱靶率高、编辑效率低、纯合突变少等问题。基于此,对CRISPR/Cas技术在木本植物中的应用前景进行了展望,以期为木本植物基因功能研究及品种改良提供有益参考。     

利用CRISPR /Cas9技术快速创制香型“秀水134”水稻

以目前上海市主栽的高产常规水稻"秀水134"为材料,利用CRISPR/Cas9技术成功敲除甜菜碱醛脱氢酶2基因,获得了两种类型纯合突变体植株.采用表达载体特异性结合的引物检测T_1代转基因植株,成功获得6株不携带载体骨架的转基因植株.定量PCR分析显示,突变体植株甜菜碱醛脱氢酶2基因表达量极显著低于野生型对照(p0.01),但突变体植株成熟种子香味物质2-乙酰-1-吡咯啉(2AP)含量极显著高于野生型对照(p0.01).比较野生型对照与突变体植株的主要农艺性状和产量性状,两者间都没有显著差异(p0.05).本研究可为加快高产香型水稻在上海及周边地区的推广应用,以及为今后利用CRISPR/Cas9技术快速培育其他高产香型水稻新品种研究奠定基础.     

Capsid modification of adeno-associated virus and tumor targeting gene therapy

Targeting is critical for successful tumor gene therapy. The adeno-associated virus （AAV） has aroused wide concern due to its excellent advantages over other viral vectors in gene therapy. AAV has a broad infection spectrum, which also results in poor specificity towards tissues or cells and low transduction efficiency. Therefore, it is imperative to improve target and transduction efficiency in AAV-mediated gene therapy. Up to now, researchers have developed many strategies to modify AAV capsids for im- proving targeting or retargeting only desired cells. These strategies include not only traditional chemical modification, phage display technology, modification of AAV capsid genome, chimeric vectors and so on, but also many novel strategies involved in marker rescue strategy, direct evolution of capsid proteins, direct display random peptides on AAV capsid, AAVP （AAV-Phage）, and etc. This review will summarize the advances of researches on the capsid modification of AAV to target malignant cells.     

宿主细胞DNA损伤反应与重组腺相关病毒载体基因表达

文中主要讨论细胞DNA修复机制与重组腺相关病毒(recombinant adeno-associated virus,rAAV)载体的相互关系,探讨通过调节宿主细胞DNA修复机制,提高rAAV载体表达及基因打靶效率的方法,进而提高rAAV载体基因表达的可能性.