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。     

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。     

利用CRISPR/Cas9技术构建MLH1基因敲除结肠癌细胞Mc38和乳腺癌细胞4T1及其微卫星状态鉴定

目的:利用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建MLH1基因敲除的微卫星不稳定鼠源性结肠癌细胞Mc38和鼠源性乳腺癌细胞4T1,为研究微卫星不稳定肿瘤在抗肿瘤免疫治疗过程中的作用机制提供细胞模型.方法:设计2条特异性靶向MLH1基因的SgRNA序列,构建lentiCRISPRv2-SgRNA重组质粒载体,经PCR、测序...     

基于CRISPR/Cas9系统构建Slfn2基因敲除的小鼠肺癌细胞系

为构建Slfn2^-/-小鼠肺癌细胞系(Lewis lung carcinoma, LLC),本文利用CRISPR/Cas9技术,在CHOPCHOP网站筛选Slfn2基因的sgRNA序列,将合成的oligo序列退火后连接至pLenti CRISPR v2质粒中,并与pMD2.G、psPAX2共转染至293T细胞中包装慢病毒;利用包装的慢病毒感染LLC细胞,经筛选和单克隆培养,获取Slfn2^-/-敲除的LLC细胞。结果显示：SgRNA成功插入载体重组质粒;利用3质粒包装的慢病毒成功将LLC中的Slfn2基因突变,获得丢失8个碱基移码突变和丢失180个碱基缺失突变的Slfn2^-/-小鼠肺癌细胞。可见,利用CRISPR/Cas9技术成功构建了Slfn2基因敲除的小鼠肺癌细胞。     

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。     

Pax3a基因Homeobox domain结构域敲除斑马鱼的跨代遗传观察

目的:检测Pax3a的Homeobox domain结构域敲除后斑马鱼基因型和表型的稳定性.方法:利用CRISPR/Cas9技术双靶点整体敲除斑马鱼中Pax3a的Homeobox domain结构域,并建立F0代和F1代敲除斑马鱼.同时比较靶基因敲除的基因型和表型跨代遗传的影响.结果:两年的跟踪观察显示F1代Homeo...     

基于CRISPR/Cas9技术构建TRPV1基因敲除的CACO-2稳定细胞系

基于CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除人结直肠腺癌细胞Caco-2中的辣椒素受体基因TRPV1,构建TRPV1基因敲除的Caco-2稳定细胞系.使用CRISPR/Cas9在线靶点设计程序在TRPV1基因4个转录本的公共CDS区的第一个外显子DNA区域中设计一对gRNA,将gRNA构建到真核重组表达质粒的载体上,电转染待敲除细胞,经嘌呤毒素抗性筛选和基因测序获得敲除TRPV1基因的稳定细胞系.用Western Blot检测TRPV1基因蛋白表达量验证Caco-2中TRPV1基因的敲除效果,CCK-8检测TRPV1基因敲除细胞的生长曲线,与野生型细胞对比检测TRPV1基因敲除对细胞生长的影响.筛选出TRPV1基因敲除的CACO-2稳定细胞系,而且TRPV1基因敲除对Caco-2细胞生长无显著影响.基于CRISPR/Cas9基因编辑技术成功构建了TRPV1基因敲除的CACO-2稳定细胞系,为后续研究辣椒素对肠道脂类吸收影响的机理研究提供了有利的工具.     

利用CRISPR/Cas9方法敲除CBFβ基因及CBFβ真核表达载体的构建

构建CBFβ敲除Hep G2细胞系及CBFβ真核表达载体。CRISPR/Cas9基因敲除,将表达CBFβsgRNA,Cas9的表达载体共转Hep G2细胞,嘌呤霉素筛选基因敲除细胞,构建细胞系。infusion cloning方法构建CBFβ表达载体,Hep G2细胞提取RNA,反转成c DNA,设计CBFβ引物扩增目的基因,连接,转化,挑取阳性克隆,PCR鉴定,酶切鉴定,测序进一步鉴定。获得了稳定敲除CBFβ的Hep G2细胞系及在Hep G2细胞中稳定表达的CBFβ真核表达载体。为研究CBFβ基因在对乙型肝炎病毒复制的调控及调控机制奠定了基础。     

孤独谱系障碍相关基因dialr斑马鱼突变体的构建及行为学表型探析

dialr基因是人类孤独症谱系障碍相关基因.临床研究发现,缺失diaJr可能会导致患者面部畸形、智力障碍和语言发育迟缓等症状.目前,对dialr基因的功能及分子机制知之甚少,仅有少数在鸡胚、斑马鱼、小鼠中的表达定位研究.本文通过CRISPR/Cas9系统构建了dialr敲除的斑马鱼突变体模型,成功获得了稳定遗传的纯合突...     

鸡乳酸脱氢酶A基因突变对DF-1细胞能量代谢和法氏囊病毒增殖的影响

通过启动子优化构建了适用于DF-1细胞的CRISPR载体;随后通过同时共转靶向GgLDHA的2条sgRNAs,获得了13株GgLDHA基因突变型细胞株,其蛋白表达水平和酶活出现不同程度的下降。通过对突变克隆细胞株生长、葡萄糖和乳酸代谢、能量代谢以及IBDV增殖研究发现,乳酸对葡萄糖得率从2.1显著下降为1.6,腺苷三磷酸（ATP）合成速率明显提高,相比对照细胞最高提高了57%,突变细胞株的能量代谢效率获得了有效改善。突变型细胞株的IBDV滴度较野生型均有明显增加,相比对照最大提高了5倍。通过定向突变GgLDHA基因,明显降低了DF-1细胞的乳酸积累,有效改善了细胞的能量代谢,并显著促进了IBDV病毒的增殖,为提高IBDV病毒疫苗的生产能力提供了一种新思路。     

玉米3βHSD/D基因家族的鉴定和功能分析

4α-羧基固醇C3-脱氢酶/C4-脱羧酶(4α-carboxysterol-C3-dehydrogenase/C4-decarboxylase,3βHSD/D)在植物固醇合成途径中起到氧化和异构固醇前体的作用.利用玉米基因组数据库,通过生物信息学手段鉴定玉米3βHSD/D家族,阐明该家族成员的基本结构情况,系统发育进化关系.通过酵母回补实验验证了玉米Zm3βHSD/D1和Zm3βHSD/D3的功能,并对两者进行了蛋白拓扑结构预测.RT-PCR结果显示,Zm3βHSD/D1在玉米多个组织器官中都有表达,Zm3βHSD/D3在子房和胚芽鞘中表达较强.     

表达肿瘤抗原HPV-58 E7的HLA-A*0201阳性宫颈癌细胞模型的构建和鉴定

为建立内源性表达58型人乳头瘤病毒(Huamn papillomavirus type 58,HPV-58)重要癌抗原E7蛋白的HLA-A*0201阳性人宫颈癌细胞模型.以HPV-58全基因组为模板,采用PCR法扩增E7蛋白的编码基因,构建真核表达载体pEGFP-N2-HPV58E7;转化大肠杆菌DH5α,通过DNA测序鉴定质粒载体;经除内毒素纯化后,将大量制备的重组质粒瞬时转染293T细胞,采用RT-PCR和细胞免疫荧光方法研究重组质粒在人源细胞中的表达情况;最后,选择HPV检出阴性的HLA-A*0201阳性人宫颈癌C33A细胞株为宿主细胞,采用脂质体转染、G418抗性加压筛选和细胞克隆化培养技术,建立能够稳定表达HPV-58 E7的恒定转染细胞株.采用RT-PCR、Western-blot和细胞增殖测定等方法从转录、翻译和表型等3个层次对所建细胞株进行鉴定研究.研究结果显示:克隆制备了HPV-58 E7蛋白的编码基因;构建获得了能够在人源细胞中表达HPV58E7-EGFP融合蛋白的真核表达质粒;并成功建立了能够稳定表达HPV-58 E7的HLA-A*0201阳性人宫颈癌细胞模型;核酸和蛋白水平的鉴定结果表明所建模型细胞能够表达HPV-58 E7癌抗原,宿主细胞本身表达的Ⅰ类组织相容性抗原HLA-A*0201有望通过内源性抗原加工途径将E7抗原的细胞毒性T细胞(Cytotoxic lyphocyte,CTL)表位提呈到细胞表面;另外,细胞增殖试验结果亦表明该细胞模型体现出E7蛋白显著的诱导细胞增殖的生物学特征.总之,能够稳定表达HPV-58 E7癌蛋白的HLA-A*0201阳性人宫颈癌细胞模型的建立为后续即将展开的以HPV-58 E7为靶标的宫颈癌治疗性疫苗和药物的寻找和研究奠定基础.