单碱基编辑技术及其在动物育种中的应用研究进展

单碱基编辑技术是以CRISPR/Cas9(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats)系统为基础衍生出的能够对基因组进行精确定点编辑的一项新技术。与CRISPR/Cas9技术系统不同,单碱基编辑系统通过在双链造成单切口后对碱基进行单碱基的替换,有效解决CRISPR/Cas9基因编辑系统双链断裂易产生片段插入或者缺失的缺陷,提高单碱基编辑的精确性及效率。本文介绍了胞嘧啶碱基编辑器（Cytosine BaseEditor）、腺嘌呤碱基编辑器（AdenineBaseEditor）以及最新的引导编辑系统（PrimeEditing）的建立过程、原理、优缺点及其在动物育种中的应用,并对单碱基编辑技术发展进行展望。     

单碱基水平上胞嘧啶碱基编辑器(CBE)的研究进展

尽管新一代基因编辑技术CRISPR/Cas9拥有众多优点,但在执行单个碱基水平的突变时其效率往往很低。由于DNA的双链断裂具有很多的不确定性,又加上基于供体模板的同源末端重组（homology directed repair,HDR）仅仅发生在分裂活跃的细胞中,而非同源末端连接（non-homologous end joining,NHEJ）在整个细胞周期中都可以发生,因此,传统CRISPR/Cas9在单碱基分辨率上进行基因编辑时存在一定弊端。碱基编辑器（base editor,BE）的出现则在一定程度上弥补了这一缺陷。胞嘧啶碱基编辑器（cytosine base editor,CBE）或腺嘌呤碱基编辑器（adenine base editor,ABE）都能够在不引起双链断裂的情况下实现C·G到T·A或A·T到G·C的转换,极大地提高了单碱基编辑的应用价值。本文侧重对出现较早的CBE的原理、发展、应用及存在的问题进行综述,以期为高效单碱基突变工具在生物医学和畜牧业生产中的应用提供有益的参考和借鉴。     

浅谈基因编辑技术与猪遗传改良

近年来,CRISPR/Cas基因编辑技术（主要包括CRISPR/Cas9及其同源蛋白、单碱基编辑及基因表达调控技术）的发展和应用在动物功能基因研究和遗传性状改良上都取得了重要突破。文章主要通过围绕CRISPR/Cas系统,重点阐述了CRISPR/Cas9及其衍生的基因编辑新技术的结构、作用机制差异及在猪遗传育种中的应用,并对目前该系统存在的问题及系统优化方法进行分析。     

引导编辑系统的研究与应用进展

引导编辑系统是基于CRISPR/Cas9系统新开发出的一种基因编辑技术，可以精确实现12种碱基的互换、插入和缺失，并且不需要产生双链断裂和引入外源供体DNA。本文从基因编辑的发展历程、引导编辑系统的组成和特点、引导编辑系统的优化、引导编辑系统在动物和植物研究中的应用、引导编辑系统的设计和脱靶效应等几个方面详细的对引导编辑系统近几年的研究及应用概况进行了综述，为促进科研工作者了解引导编辑系统及进一步推进引导编辑系统在动物和植物科学基础研究和育种方面的应用提供参考。     

单碱基水平上胞嘧啶碱基编辑器(CBE)的研究进展

尽管新一代基因编辑技术CRISPR/Cas9拥有众多优点,但在执行单个碱基水平的突变时其效率往往很低。由于DNA的双链断裂具有很多的不确定性,又加上基于供体模板的同源末端重组(homology directed repair,HDR)仅仅发生在分裂活跃的细胞中,而非同源末端连接(non-homologous end joining,NHEJ)在整个细胞周期中都可以发生,因此,传统CRISPR/Cas9在单碱基分辨率上进行基因编辑时存在一定弊端。碱基编辑器(base editor,BE)的出现则在一定程度上弥补了这一缺陷。胞嘧啶碱基编辑器(cytosine base editor,CBE)或腺嘌呤碱基编辑器(adenine base editor,ABE)都能够在不引起双链断裂的情况下实现C·G到T·A或A·T到G·C的转换,极大地提高了单碱基编辑的应用价值。本文侧重对出现较早的CBE的原理、发展、应用及存在的问题进行综述,以期为高效单碱基突变工具在生物医学和畜牧业生产中的应用提供有益的参考和借鉴。     

CRISPR/Cas9技术在猪、鸡中的应用研究进展

基因编辑是利用核酸酶在基因组的特定位点产生DNA双链断裂，从而触发细胞自身的DNA损伤修复机制，实现对靶基因序列进行位点特异性修饰。规律成簇间隔短回文重复序列（clustered regularly interspersed short palindromic repeat，CRISPR）及其相关蛋白9（Cas9）系统作为第3代基因编辑技术在农业和基因治疗研究中发挥着重要作用，与传统的锌指核酶和转录激活因子样效应物核酶基因编辑方法相比，它可以靶向基因的任何位点引起DNA双链断裂，实现目标基因的精准敲除或插入外源片段，并能快速、高效地修饰基因组，包括基因敲除、敲入、抑制、激活等，是应用最广泛的基因编辑工具。CRISPR/Cas9技术的出现彻底改变了生命科学、医学和遗传学研究现状。近年来，利用CRISPR/Cas9技术对动物基因组进行修饰，开启了畜禽分子育种的新纪元，不仅极大地推动了现代畜禽养殖技术的发展，而且为人类医学研究做出了特殊贡献，特别是在猪和鸡上。作者以猪和鸡为对象，综述了CRISPR/Cas9技术在异体器官移植供体、人类疾病的生物模型、抗病育种材料、全基因组高通量筛选等方面的研究进展，以及如何利用CRISPR技术快速又简单地生产出基因编辑猪、鸡，为推动CRISPR技术制备其他基因编辑动物提供参考依据。     

引导编辑技术的研究进展及应用

以CRISPR/Cas9为基础的引导编辑系统是新开发出的一种基因编辑技术,可以精确实现12种碱基的互换、插入和缺失,并且不需要产生双链断裂和引入外源供体DNA。本文从基因编辑的发展、引导编辑系统的原理、特点、优化、脱靶效应、在动植物和基因治疗研究中的应用、引导编辑系统的设计等几方面进行综述,为促进相关领域的科研工作者了解引导编辑系统及进一步利用引导编辑系统在动植物科学基础研究和育种方面的应用提供指导。     

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系统在绵羊研究和生产中的应用情况。     

CRISPR-Cas13技术在疫病诊断与抗病毒领域的研究进展

CRISPR-Cas是细菌抵御噬菌体的免疫防御系统,由其介导的基因编辑技术发展迅速。当前,对双链DNA具有剪切作用的CRISPR-Cas9系统使用最为广泛,除此之外,多种新型CRISPR-Cas系统被相继发现,其中CRISPR-Cas13属于2类CRISPR系统中的Ⅵ型,与Cas9特异性切割DNA不同,该系统在gRNA引导下可特异性结合并切割RNA,并可对其进行编辑。本文聚焦CRISPR-Cas13基因编辑系统,对其起源、分类、作用原理及技术应用进行了综述,并展望了其在兽医疫病诊断与控制领域的潜在应用价值。     

CRISPR/Cas9技术及其在猪基因编辑中的应用

CRISPR/Cas9（clustered regularly interspaced short palindromic repeat/CRISPR-associated protein 9）是一种新型基因编辑系统,是由细菌和古细菌对抗入侵病毒及外源DNA的适应性免疫防御系统演变而来的。该系统具有简易、精准、经济和高效的优点,目前已广泛应用于基因编辑及其相关研究中。本文总结了近几年CRISPR/Cas9技术在猪基因组编辑中的研究进展,并展望了其应用前景。     

CRISPR/Cas9技术在畜禽育种中的研究进展

利用传统方法在畜禽特定基因座上进行基因组修饰时,只能通过在体细胞中进行同源重组再经细胞核移植实现。传统同源重组方法的困难性和低效性阻碍了基因修饰在畜禽遗传育种中的广泛应用。近年来,位点特异性核酸内切酶的发现为靶向基因修饰提供了一条更直接的途径,主要由于这些酶能直接在DNA序列上进行一步式的基因编辑。成簇规律间隔短回文重复序列/Cas关联蛋白9(clustered regularly interspersed short palindromic repeat/CRISPR associated protein 9,CRISPR/Cas9)是一种RNA导向的DNA内切酶,精准定位于特定的靶位点,高效完成RNA导向的DNA识别及编辑。CRISPR/Cas9技术作为精准而强大的第3代基因组编辑工具,已经成功应用于猪、牛、山羊、绵羊和鸡上,这些CRISPR/Cas9基因编辑畜禽可作为研究人或畜禽生理和病理的生物模型、生产功能性蛋白质的生物反应器或器官移植的供体。特别是在畜禽生产方面,CRISPR/Cas9基因编辑可用于改善生产遗传特性及畜产品质量,提高畜禽对疾病的抵抗力。作者对当前畜禽中特定位点基因组修饰的CRISPR/Cas9技术的原理及基因组编辑在畜禽育种中应用的最新进展进行了综述,以期为推进CRISPR/Cas9技术在畜禽育种中的研究提供参考。     

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、动物疾病治疗以及一些由基因改变导致的疾病模型方面的应用,对CRISPR/Cas9基因编辑技术的发展进行预测。     

CRISPR/Cas9技术及其在猪基因编辑中的应用

CRISPR/Cas9 (clustered regularly interspaced short palindromic repeat/CRISPR-associated protein 9)是一种新型基因编辑系统,是由细菌和古细菌对抗入侵病毒及外源DNA的适应性免疫防御系统演变而来的。该系统具有简易、精准、经济和高效的优点,目前已广泛应用于基因编辑及其相关研究中。本文总结了近几年CRISPR/Cas9技术在猪基因组编辑中的研究进展,并展望了其应用前景。     

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。     

CRISPR/Cas9技术在鸡遗传育种中的研究进展

近年来基因编辑技术发展迅速，规律成簇的间隔短回文重复序列及相关蛋白9(Clustered regularly interspaces short palindromic repeats and CRISPR-associated protein 9,CRISPR/Cas9)作为一种效率高、成本低和操作简单的新型基因编辑技术脱颖而出，不论是在动植物还是在微生物方面都被广泛应用。作为重要的家禽，鸡的生殖结构特点限制其在遗传育种中的研究。CRISPR/Cas9技术以操作精准、便利的优势扭转了传统基因编辑技术在鸡遗传育种研究中难以应用的局面。文章就CRISPR/Cas9技术的发展和作用机制及其在鸡生长发育、性腺分化、疾病防控、胚胎编辑、转基因鸡制备等方面的最新研究进展进行了综述，同时也对CRISPR/Cas9技术的脱靶及改良应用进行了简要论述，为CRISPR/Cas9技术在鸡标准化、规模化养殖过程中的实际运用提供参考。     

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。