CRISPR/Cas9系统及其在家蚕基因组编辑中的应用

CRISPR/Cas9系统源于细菌获得性免疫系统,是一项可对多个物种的基因组进行高效率编辑的技术,已被广泛用于RNA靶向的基因组定向编辑。本文简要介绍了CRISPR/Cas9系统的基本作用原理和技术改进的进展,重点介绍了CRISPR/Cas9系统在家蚕功能基因研究和定向遗传改造研究中的应用及成果,并展望了该项技术在家蚕基因组编辑中应用的前景和主要的发展方向。     

新型CRISPR/Cas基因编辑系统的研究与应用进展

CRISPR/Cas(clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated endonuclease Cas)基因编辑系统在生物体基因功能研究领域发挥着重要作用。CRISPR/Cas9作为典型的CRISPR/Cas基因编辑系统,自建立以来已在多个物种的基因组编辑中得以应用。近年来,Cpf1(也称为Cas12a)、Cas12b(也称为C2c1)、Cas13a(也称为C2c2)等新型Cas蛋白不断被发现和鉴定,进一步拓展了CRISPR/Cas系统的靶向范围,促进了CRISPR/Cas系统的应用。本文阐述新型CRISPR/Cas基因编辑系统与CRISPR/Cas9系统的区别以及利用新型CRISPR/Cas基因编辑系统进行生物体基因组编辑的研究进展,以期较为详细地了解CRISPR/Cpf1和CRISPR/Cas12b等新型CRISPR/Cas系统的特征、作用机制及应用优势,为更加高效地利用CRISPR/Cas系统对家蚕基因组进行编辑提供借鉴。     

CRISPR/Cas9介导的基因组编辑技术及应用研究进展

成簇的规律间隔的短回文重复序列及其相关蛋白系统(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR/CRISPR-associated nuclease system,CRISPR/Cas)是广泛存在于细菌和古细菌的适应性免疫系统,其中由Ⅱ型CRISPR/Cas系统改造而来的第三代基因组编辑技术——CRISPR/Cas9系统已广泛应用于生命科学研究的多个领域。本文主要从CRISPR/Cas9系统的发现、作用原理、应用进展及与其他新兴的基因组编辑技术的对比等四个方面进行阐述,重点介绍其最新研究进展,并展望了CRISPR/Cas9系统的应用前景。     

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...     

CRISPR/Cas9系统:基因组定点编辑技术及其在植物基因功能研究中的应用

CRISPR/Cas系统是细菌和古细菌在长期演化过程中形成的一种适应性免疫防御系统,可用来对抗入侵的病毒及外源DNA。相比锌指核酸酶(ZFNs)和TALE核酸酶(TALENs),基于RNA指导的Ⅱ型CRISPR/Cas9系统为基因组定点编辑开辟了一条新的道路,在基因功能研究中具有效率高、成本低、易于操作等显著优点。本文从CRISPR/Cas9系统的基本结构、作用机制及其在植物基因功能研究和作物遗传育种中的应用等方面进行了简述,最后对该系统的发展前景进行了展望。     

CRISPR/Cas9基因编辑技术及其在肉牛基因组编辑中的应用

自DNA双螺旋结构发现以来,人们在基因的编辑和改造方面取得了长足步,CRISPR/Cas9技术的出现为基因编辑提供了一个新方法。CRISPR/Cas9系统是由 CRISPR基因座与Cas9蛋白组成的基因编辑系统,相比于传统的ZFNs技术和TALENs技术,具有便捷、高效、应用范围广、精确的优点。肉牛作为重要的畜牧经济动物,CRISPR/Cas9技术也被运用于其品种改良,涉及的方面有抗病抗逆、改善肉质、提高出肉率等。本文将阐述近年来CRISPR/Cas9技术在肉牛上的应用,为后期相关研究提供参考。     

运用CRISPR/Cas9系统编辑细菌基因的研究进展

CRISPR(clustered regularly interspaced short palindromic repeats)/Cas9(CRISPR-associated proteins 9)系统来源于细菌的适应性免疫防御系统,能通过RNA指导的Cas9核酸酶特异性剪切靶标基因。相比于细菌同源重组编辑系统,CRISPR/Cas9系统在细菌的基因编辑中已展现出独特的优势:操作简便、较高的编辑效率、特异性、可以同时编辑多个靶基因或删除基因簇片段且不对基因组产生任何"伤疤"。虽然这种操作系统还没有达到在真核生物中的成熟应用程度,但目前CRISPR/Cas9系统在编辑细菌基因上已取得了一些重要进展,现将对这些进展进行总结与分析。     

CRISPR/Cas9系统在家禽中应用研究进展

CRISPR/Cas系统是一种在细菌和古细菌中发现的获得性免疫系统,由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。在此基础上改造获得的CRISPR/Cas9基因定点编辑技术可通过设计小的单链引导RNA（single guide RNA,sgRNA）对目标基因进行定向编辑。家禽作为农业经济动物,能够快速高效地生产蛋和肉产品,是世界范围内重要的蛋白质来源,也是极具价值的脊椎动物发育生物学模型。但是受限于卵生动物特点,家禽的受精卵与蛋黄表面紧密结合,未受精的卵子非常难取出,对家禽单细胞阶段受精卵进行靶向遗传修饰的可行性较低,因而家禽功能基因及转基因研究进展较为缓慢。CRISPR/Cas9基因定点编辑技术相较于其他基因编辑系统操作简单,靶向效率高,极大地推动了家禽功能基因的研究进展,是目前筛选和验证家禽功能基因的最有效的工具之一。文章综述了近年来CRISPR/Cas9在家禽细胞、生长发育和性腺分化、家禽疾病、家禽胚胎编辑和转基因家禽制备上的研究进展,以期为CRISPR/Cas9在家禽上的深入研究和应用提供参考。     

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。     

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...     

CRISPR/Cas9基因编辑技术在家禽中应用的研究进展

基因组编辑技术的快速发展促进了对特定基因功能探索及模式动物建立的研究。在家禽动物模型中,CRISPR(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats）技术是最新和最先进的基因编辑工具,研究人员可以通过修饰和改变禽类基因组中关于转录调节、基因靶向、表观遗传修饰、基因治疗和药物输送等基因功能,进而获得满足需求的优良性状。然而,CRISPR/Cas9系统（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats/Associated Nuclease 9）在禽类基因组的基因编辑和修饰中的适用性仍处于萌芽阶段。到目前为止,在使用CRISPR/Cas9技术方面只在鸡和鹌鹑2个禽类上取得了实质性进展,在鸡的研究中使用较多。最近在通过禽类生殖细胞系对禽类基因组进行修饰方面取得了重大进展。在家禽养殖业中,育种者和养殖者可以利用CRSPR/Cas9介导的方法来增强特定家禽种群必需基因的变异,以获得原本家禽生产中没有的遗传特征。作为编辑基因工具,CRISPR/Cas9可以在家禽基因...     

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。     

CRISPR/Cas9基因组编辑技术及其在草类植物中的应用

CRISPR/Cas9系统作为新一代基因组编辑技术,一经问世就受到广泛关注。CRISPR/Cas9系统具有对特定基因位点进行精确修饰(包括敲除、插入、替换等)的强大功能,同时具有操作简单、效率高、适应性广等技术优势,目前已在微生物、植物、动物以及人类基因治疗等整个生命科学领域得到应用。本文简要介绍了CRISPR/Cas9技术的发展历程、作用机理、技术优势、功能及应用领域,总结该技术在植物领域的基因组定向编辑中的研究进展。并提出了这项技术在草类植物基因功能分析、基因代谢调控途径与遗传改良等方面的应用前景,为相关领域的研究工作奠定了基础。     

CRISPR/Cas9系统在寄生原虫基因编辑中的应用

原虫生活史复杂,大部分难以通过体外培养完成整个生活史,缺乏高效的基因编辑系统。CRISPR/Cas9系统可以通过人工设计的方式,实现基因的精确、高效、快速编辑,被广泛应用于基因工程各个领域。CRISPR/Cas9系统为原虫的未知功能基因研究开辟了新途径。本文介绍CRISPR/Cas9系统的原理和目前在寄生原虫中的基因定位、基因功能研究、高通量基因家族筛选等方面的应用。     

基因编辑技术及其在柞蚕基础研究中的应用前景

基因编辑技术是功能基因研究和生物遗传改良的重要手段.本文以第三代人工核酸内切酶编辑技术成簇的规律间隔的短回文重复序列系统(CRISPR/Cas)为主,以鳞翅目模式生物——家蚕为例,简要介绍了基因编辑技术的原理及研究成果,总结了开展柞蚕基因编辑可能遇到的问题及相应解决策略,展望了基因编辑技术在柞蚕基础研究中的应用前景,以期为柞蚕后基因组时代的基因功能分析、突变模型建立、品种遗传改良等研究提供参考.     

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。     

CRISPR/Cas9基因编辑技术及应用研究概述

CRISPR/Cas9是从细菌中发现的一种用Cas9核酸酶对外源DNA进行切割从而保护自身基因完整性的防御机制.通过对其结构中指导性RNA的改变即可便捷地对其识别位点进行改变,在基因编辑的应用方面具有很大潜力.论文主要概述CRISPR/Cas9系统的组成、机制以及优缺点,同时介绍CRISPR/Cas9系统在科学研究、动...     

CRISPR/Cas系统在植物抗病毒中的应用

近年来,CRISPR/Cas系统因其简易性和有效性不仅在植物基因组编辑中得到广泛应用,而且开始应用于植物抗病毒研究。本文介绍了CRISPR/Cas系统的研究进展,详述了CRISPR/Cas9和CRISPR/Cas13a在抗植物病毒中的应用,以及靶向病毒基因组和靶向宿主植物基因组两种抗病毒基本策略;同时讨论了CRISPR/Cas12a和相关原核Ago系统在抗植物病毒上的潜在应用前景,并指出CRISPR/Cas在应用中存在的挑战。由于CRISPR/Cas系统在抗植物病毒研究中的优势,可能给植物抗病毒育种带来革命性变化。