CRISPR/Cas9介导敲除小鼠成纤维细胞MMP-2基因

MMP-2与蹄叶炎的发生密切相关。本试验通过http://chopchop.cbu.uib.no/网站设计MMP-2的sgRNA,将sgRNA的合成物连接到经Esp3I限制性内切酶切割的lenticrispr v2载体上,构建完整敲除载体;并将该载体转染到小鼠成纤维细胞中,通过Western Blot检测MMP-2蛋白表达量。经菌液PCR鉴定和PCR产物测序表明载体构建成功;Western Blot结果显示,基因敲除组的MMP-2蛋白表达量明显降低,表明成功敲除小鼠成纤维细胞中MMP-2基因。为进一步在细胞层次研究MMP-2基因对蹄叶炎作用及机理提供了条件。     

CRISPR/Cas9基因敲除研究进展

功能基因组学的发展促进基因敲除技术的进步,基因敲除技术从载体的构建到细胞筛选再到动物模型都取得长足进步。基因敲除手段种类繁多,其中CRISPR/Cas9作为常用的基因编辑技术,具有高效、便捷、精确等优点,在农业、医学、生物学的模型构建中被广泛运用。随着科研工作的逐渐深入,CRISPR/Cas9技术逐渐渗透到植物和微生物研究领域中。文章综述近年来CRISPR/Cas9的应用,为科研工作的开展提供参考。     

利用CRISPR/Cas9n系统编辑绵羊成纤维细胞生长因子5(FGF5)基因

成纤维细胞生长因子5(FGF5)是影响毛囊周期性活动及毛发生长的重要生长因子。本研究利用CRISPR/Cas9n系统靶向编辑绵羊成纤维细胞中FGF5基因。首先利用Gibson Assembly法将U6启动子引导表达单导向RNA(sgRNA)的原件构建至pX461质粒中,获得pX461-U6质粒;再将设计并合成好的1对靶向FGF5基因第3外显子的sgRNA及其互补链,经退火连接形成sgRNA-sg1和sgRNA-sg2双链后,分别克隆至带有BbsⅠ和BsaⅠ黏性末端的pX461-U6质粒。构建好的重组质粒pX461-U6-sg1+sg2经测序鉴定后,以电转染的方式转入绵羊成纤维细胞,72 h后收集细胞进行检测分析。经T7E1酶切检测分析表明,成功获得1对具有靶向效果的sgRNA,PCR扩增的FGF5基因片段经TA克隆后进行测序鉴定,结果sgRNA-sg1+sg2在靶位点的打靶效率为100%;缺失的核苷酸数从10到64个不等;基于预测的3D模型和RT-PCR结果显示,FGF5基因的突变将会影响FGF5蛋白与其受体的结合,导致FGF5蛋白失去其生物学功能。本研究构建了可以在同一载体中同时表达...     

CRISPR/Cas9基因编辑技术在绵羊中的应用研究进展

随着基因编辑技术的迅速发展,研究者利用基因编辑技术在越来越多的领域中取得了许多突破性的进展。目前,众多的基因编辑工具中CRISPR/Cas9(clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated protein 9)系统应用最为广泛。CRISPR/Cas9及其衍生出的碱基编辑器(base editor, BE)和先导编辑器(prime editor, PE)系统使研究者可以在目标基因组中简单、高效地完成碱基的删除、插入和替换等修饰。CRISPR/Cas9相关基因编辑技术在生产具有特定遗传特征的动物方面有巨大的潜在价值。绵羊作为具有许多重要经济性状的家畜,是理想的基因工程研究大动物模型。CRISPR/Cas9相关基因编辑技术已经用于绵羊基因组工程研究,如生产具有优良特性的品种,利用乳腺生产疾病治疗药物,构建用于人类疾病和再生医学研究的动物模型。作者从CRISPR/Cas9基因编辑技术的原理出发,着重阐述了利用CRISPR/Cas9系统进行基因编辑的具体流程,并概述了CRISPR/Cas9系统...     

基于CRISPR/Cas9介导的基因编辑技术研究进展

CRISPR/Cas9是最近发现的一种新型的基因组定点编辑技术。该系统为细菌与古细菌中抵御外源病毒和质粒DNA入侵的获得性免疫机制系统,与TALEN和ZFN技术设计相比更加简单、更容易操作,目前,该技术已成功应用于人类细胞、细菌、斑马鱼、猪、小鼠、食蟹猴以及多种植物的基因组精确修饰,是最具有临床与应用前景的基因治疗技术之一。     

利用CRISPR/Cas9系统敲除绵羊皮肤成纤维细胞Wnt2基因的研究

为了研究无翅基因相关整合位点2(Wnt2)在绵羊毛囊发育中的作用,通过CRISPR/Cas9系统介导的基因编辑技术在绵羊原代皮肤成纤维细胞中敲除Wnt2基因,经T7E1酶切试验进行敲除结果验证,实时荧光定量PCR分析Wnt2、E-钙黏蛋白(CDH1)、半光天冬氨酸酶3(Caspase3)和成纤维细胞生长因子5(FGF5)在敲除后的表达量变化。结果显示:绵羊原代皮肤成纤维细胞中Wnt2基因敲除成功,编辑效率约14.35%;Wnt2相对表达量极显著下调(P0.01),CDH1相对表达量极显著上调(P0.01),Caspase3及FGF5表达上调显著(P0.05)。结果表明:Wnt2基因对毛囊的生长发育具有促进作用。     

CRISPR/Cas9系统介导的一步法胚胎注射获得猪GGTA1敲除胚胎

利用CRISPR/Cas9系统介导的一步法注射方式,对猪1-细胞期孤雌胚胎进行注射来获得GGTA1基因敲除胚胎,同时对胚胎发育过程进行跟踪,探索CRISPR/Cas9系统介导猪基因敲除效率和对胚胎发育的影响。结果表明,与对照组相比,利用CRISPR/Cas9系统一步法制备基因敲除胚胎,对卵裂率、囊胚率等胚胎发育指标方面无显著影响;利用T7内切酶I检测发现,GGTA1基因突变率约为28.07%;测序发现,突变类型包括插入型突变以及插入-删除型突变。说明CRISPR/Cas9系统介导的一步法能够高效快速地实现基因敲除且不影响早期胚胎发育。     

CRISPR/Cas9基因编辑技术的研究进展

随着科学的进步,基因编辑技术得到不断发展,从同源重组与第一代人工核酸内切酶(ZFN)到第二代内切酶转录激活因子样效应蛋白核酸酶(TALEN),再到如今出现的CRISPR/Cas9技术,基因编辑工具得到进一步的发展,降低了成本,简化了操作步骤,提高了作用效率。该文简述了基因编辑技术的发展进程以及最新编辑技术CRISPR/Cas9的应用情况、问题和前景。     

CRISPR/Cas9系统敲除山羊CDK2基因载体构建及转染效率检测

细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶-2(CDK2)是细胞通过和进入S期所必须的细胞周期调节激酶,与许多癌细胞的生长有关。然而,目前在山羊上关于CDK2基因敲除及相关功能的研究尚未见报道。研究采用CRISPR/cas9系统,首先设计CDK2基因的sgRNA片段,在合成CDK2 sgRNA核苷酸序列后,构建能够同时表达sgRNA和Cas9 D10A的质粒PYSY-CDK2 sgRNA,连接并转化至大肠杆菌DH5α感受态细胞,对转化子进行验证,最后转染HEK293T细胞,检测细胞荧光和细胞增殖。酶切和测序结果证明,CDK2基因敲除载体构建正确;荧光显微镜检测显示,细胞转染效率在75%以上;细胞增殖检测表明,山羊CDK2敲除质粒不会对人源细胞增殖产生影响。说明采用CRISPR/Cas9构建的载体,可为后续获得山羊CDK2基因缺失型细胞系,研究支原体肺炎感染引发的细胞凋亡分子机制提供理论依据。     

CRISPR/Cas9系统敲除山羊TLR4基因载体构建及检测

TLR4是天然免疫系统中的一种重要模式识别受体,可选择性地识别病原微生物而启动天然免疫,在宿主天然免疫和获得性免疫中具有重要作用.山羊TLR4基因与多种疾病相关,然而,目前在山羊上关于TLR4基因敲除及相关功能的研究尚未见报道.采用CRISPR/cas9系统,首先设计TLR4基因的sgRNA片段,合成sgRNA核苷酸序...     

Knockout of Myostatin Gene by CRISPR/Cas9 System in Ovine Fetal Fibroblasts

Mutation in myostatin (MSTN) gene resulted in double muscle effect,generating more mutton.To knock out MSTN gene in sheep fetal fibroblast by CRISPR/Cas9 system and obtain MSTN gene knockout cell lines,four plasmids were designed and constructed to target MSTN gene,and confirmed correctly by sequencing.The correct plasmids were delivered into the fetal fibroblast cells.The targeting efficiency was detected using SURVEYOR assay Kit.The stable transfected cell colonies were obtained via limiting dilution procedure.The sequence results demonstrated that the pX330-target 1 and pX330-target 4 plasmids could successfully knockout MSTN gene,and the targeting efficiency were 24.20% and 10.18%,respectively.Twelve MSTN gene knockout cell colonies were obtained via limiting dilution,and one of them was homozygous mutation.Several indel mutations were discovered at specific site,and some of them were frame-shift mutation.Therefore,we concluded that the CRISPR/Cas9 system could apply to the gene editing of sheep efficiently,and the gene knockout cell clones had potential application in generating MSTN gene knockout sheep.     

靶向食蟹猴NTCP基因的CRISPR/Cas9系统gRNA筛选

本研究旨在通过CRISPR/Cas9体外酶切法及细胞水平上的PCR扩增测序筛选出靶向食蟹猴NTCP基因具有高敲除活性的gRNA。首先通过比对食蟹猴与人类NTCP氨基酸序列,选择差异位点,即第84-87位和第157-165位氨基酸作为基因靶点序列区;利用gRNA软件设计针对上述基因靶点序列的gRNA,每个靶点设计3~4条候选gRNA序列;然后利用gRNA体外检测试剂盒,筛选出靶向NTCP基因的体外敲除活性较高的两条gRNA序列：gRNA1.2和gRNA2.1。将gRNA1.2和gRNA2.1分别插入pLV hUbC-Cas9-T2A-GFP载体中,转染食蟹猴原代肝细胞。提取转染后细胞基因组DNA,通过PCR扩增NTCP基因并将其克隆到T载体中进行测序分析。结果表明,gRNA1.2和gRNA2.1均可使NTCP基因产生移码突变,但gRNA2.1比gRNA1.2具有更高的敲除活性。本研究为下一步编辑食蟹猴NTCP基因及研究其在乙型肝炎病毒（HBV）感染中的功能奠定了基础。     

gRNA Screening of CRISPR/Cas9 System Targeting Macaca fascicularis NTCP Gene

This study was aimed to screen gRNA of efficient knockout activity targeting Macaca fascicularis NTCP gene by the CRISPR/Cas9 enzyme digestion method and PCR amplification methods in vitro.Comparing NTCP gene sequences between Macaca fascicularis and human,the sequences of NTCP gene coding amino acid 84 to 87 and 157 to 165 were chosen as gene knockout targets.3 to 4 candidate gRNA sequences were designed in two target sequence regions through gRNA software.By screening cleavage activity targeting NTCP gene in vitro,gRNA1.2 and gRNA2.1 were selected and inserted into pLV hUbC-Cas9-T2A-GFP plasmid,respectively.The genome DNA was extracted from primary hepatocytes after gRNA1.2 and gRNA2.1 being transferred,respectively.Then NTCP sequences were amplified by PCR and sequenced by being cloned into T vector.The results indicated that compared to gRNA1.2,gRNA2.1 had much higher activity to make a frame-shift mutation in NTCP gene.This study laid a theoretical foundation for further editing NTCP gene and its biological function in Macaca fascicularis.     

鸡Apob基因组织表达与CRISPR/Cas9敲除系统的构建

旨在探究Apob基因在鸡肝脂质代谢过程中的功能.本研究对鸡Apob蛋白进行理化性质分析;利用RT-qPCR检测Apob基因在4周龄黄羽肉鸡组织中的表达情况,每组设置3个重复,进行3次平行试验.根据鸡Apob蛋白关键结构域,在Apob基因外显子设计3对sgRNA,构建Cas/gRNA载体;将重组质粒转染DF-1细胞后,利...     

CRISPR/Cas9系统在寄生虫基因组编辑中的应用研究进展

基因编辑是一种依赖于核酸内切酶对目标基因进行定向改造的现代生物学技术,可实现特定片段的加入、删除,以及特定碱基的插入、缺失、替换等。CRISPR/Cas9系统(clustered regularly interspaced short palindromic repeats/associated nuclease 9)是在细菌和古细菌中发现的一种用来抵御外源质粒和噬菌体入侵的获得性免疫系统,经改造后已成为一种新型的基因组编辑工具,因其具有操作简单、成本低、切割效率高等优点被广泛应用于多种动物、植物及微生物等的基因组编辑。应用CRISPR/Cas9系统在进行基因编辑的基础上可分析和验证基因功能、研究遗传育种及筛选药物靶点和疫苗分子等,以达到减弱病原微生物致病性、增强动植物抗病性、治疗遗传性疾病、病毒性感染及肿瘤等目的。寄生虫因其生活史复杂,与细菌和病毒相比基因组较大、结构较复杂,缺乏有效的研究工具等原因,使得相关研究进展缓慢,而CRISPR/Cas9基因编辑技术的出现为基因功能研究提供了新的技术手段。笔者对CRISPR/Cas9系统的发现及其在寄生虫基因组编辑中的应用研究进展进行综述,并...     

利用CRISPR/Cas9编辑系统构建pAPN基因敲除的IPI-2I细胞系

试验旨在采用CRISPR/Cas9技术获得猪氨基肽酶N（porcine aminopeptidase N,pAPN）基因敲除的猪回肠上皮（immortal pig intestinal-2I,IPI-2I）细胞系,进而在细胞水平上研究pAPN在冠状病毒入侵过程中的作用及相互作用机制。本研究将已构建好的靶向pAPN基因第2外显子上的2个sgRNA载体（pX330-GFP-g3和pX330-RFP-g5）共转染IPI-2I细胞。转染48 h后,荧光显微镜下观察IPI-2I细胞绿色荧光蛋白（green fluorescent protein,GFP）和红色荧光蛋白（red fluorescent protein,RFP）的发光情况,并用流式细胞仪收集带有GFP和RFP荧光标记的细胞,用来筛选单克隆细胞。然后取少量单克隆细胞提取DNA,用PCR扩增打靶区域附近的序列,测序鉴定其基因型,以获得pAPN基因敲除的IPI-2I细胞株。选择野生型和pAPN基因纯合片段敲除的IPI-2I细胞,提取细胞总蛋白,通过Western blotting检测pAPN基因敲除前后IPI-2I细胞中pAPN蛋白的表达。结果表明,转染48 h后,通过荧光显微镜可以观察到IPI-2I细胞中大部分细胞能够同时表达GFP和RFP,说明pX330-GFP-g3和pX330-RFP-g5质粒载体已经转入IPI-2I细胞。PCR和测序结果表明,共获得48株片段敲除单克隆细胞（片段敲除效率为15.5%）,其中16株为单等位基因敲除,32株为双等位基因敲除;在32株双等位基因敲除细胞中,有23株细胞为纯合片段敲除。Western blotting结果表明,pAPN基因纯合片段敲除的细胞中检测不到pAPN蛋白的表达。综上,本研究利用CRISPR/Cas9编辑系统成功构建了pAPN基因纯合敲除的IPI-2I细胞系,为阐明pAPN在冠状病毒入侵过程中的作用机制以及制备猪抗病新品种奠定了基础。     

家禽疱疹病毒CRISPR/Cas9基因编辑最新研究进展

基于CRISPR/Cas9系统的基因编辑是最新一代的基因组编辑技术,在向导RNA （gRNA）的介导下几乎可以靶向编辑任何一种基因,实现基因组的定点突变、敲除或插入。近年来将CRISPR/Cas9基因编辑技术应用于大基因组DNA病毒的研究,尤其是用于疱疹病毒的基因编辑已成为病毒学研究领域的最新国际热点。自2016年首次报道利用CRISPR/Cas9系统改造家禽疱疹病毒如马立克病病毒（MDV）基因组以来,短短5年时间已全面应用于家禽疱疹病毒的蛋白编码基因和非编码RNA基因的编辑、基因缺失疫苗和重组疫苗研发、抗病毒治疗以及抗病育种等领域。本文详细综述了当前CRISPR/Cas9基因编辑技术在家禽疱疹病毒中的应用进展和最新成果,并对其面临的问题和前景进行了展望,以期为后续研究提供重要参考。     

CRISPR/Cas系统作用机制及其在寄生虫学研究中的应用

CRISPR/Cas系统是一种存在于细菌和古细菌的免疫系统,该系统包括能靶向入侵宿主的病毒或外源DNA核酸片段的RNA和切割该片段的Cas9核酸酶。与其他基因编辑技术相比,该系统更易操作,效率更高,成本更低,被广泛应用于各种基因工程领域。作者综述了CRISPR/Cas系统的作用机制及其在寄生虫方面的应用。     

Mechanism of CRISPR/Cas System and Its Application in Parasitology

CRISPR/Cas system is an immune system present in bacteria and archaea that includes the RNA which has the ability to target viruses invading the host or exogenous DNA fragment of the nucleic acid and the Cas9 nuclease cutting the fragment. In view that the system is easier to operate, more efficient, lower cost, has been widely used in various fields of genetic engineering. Here, we demonstrated the mechanism of CRISPR/Cas systems and summarized the application in respect of the parasite.     

CRISPR/Cas9系统在猪基因编辑中的研究进展

随着基因编辑技术不断发展,从最初的同源重组到现在的CRISPR系统,基因编辑的操作步骤得到简化,编辑效率得到提高且降低了成本。CRISPR/Cas9系统可在RNA的引导下对特定DNA位点进行靶向编辑,CRISPR/Cas9技术操作简单、定位准确,近年来被广泛使用。本文主要介绍CRISPR/Cas9系统,并对该系统在猪遗传改良、抗病育种、构建人类疾病模型及异种器官移植4个方面的应用研究进行综述。