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相似文献
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CRISPR/Cas9基因组定点编辑中脱靶现象的研究进展   总被引:2,自引:0,他引:2  
王影  李相敢  邱丽娟 《植物学报》2018,53(4):528-541
近年来, CRISPR定点编辑技术发展迅猛, 在动物、植物和微生物中均得到广泛应用。其中, 备受关注的脱靶现象也是研究的热点, 迄今已取得了重要进展。该文介绍了脱靶现象的产生原理及体内和体外检测脱靶现象的方法, 评价了通过改进sgRNA设计和优化CRISPR系统等来降低脱靶率的方法。在植物基因组定点编辑过程中, 应适时检测脱靶现象, 提高脱靶检测的精确度和准确度。  相似文献   

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CRISPR/Cas9技术是一种能够快速对基因组靶位点进行特定DNA修饰的编辑工具。该文对近年来国内外有关CRISPR/Cas9技术在改善番茄农艺性状及提高生物、非生物胁迫抗性方面的研究进展进行综述,并集中讨论了CRISPR/Cas9面临的一些问题,为该基因编辑技术在番茄的种质创新及基因功能研究方面的应用提供参考。  相似文献   

3.
CRISPR/Cas9基因组编辑技术的研究进展及其应用   总被引:1,自引:0,他引:1  
随着测序技术的不断进步,获得了越来越多物种的全基因组序列。面对这些海量的基因组数据,基因定点编辑技术是高效捕获目标基因、迅速获得基因功能和应用信息的重要研究手段。CRISPR/Cas9是目前最有效的一种基因定点编辑技术。CRISPR/Cas9系统(clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated)是广泛存在于细菌及古生菌中的,由细菌体长期进化而形成,能够降解入侵病毒或噬菌体DNA的适应性免疫系统。因此,对CRISPR/Cas9系统的发展、应用,以其在相关研究中的应用前景进行阐述显得尤为必要。  相似文献   

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CRISPR/Cas9介导的基因组定点编辑技术   总被引:9,自引:0,他引:9       下载免费PDF全文
  相似文献   

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目的:CRISPR/Cas9系统在斑马鱼的反向遗传学中的到了广泛应用,但突变基因的表型观察往往需要在突变鱼系的F1中进行,费时较长。LHX9作为LIM家族的一种转录因子,在胚胎早期的泌尿生殖嵴中有广泛分布;且LHX9基因敲除的小鼠存在性腺发育不良。本研究拟通过一种新的CRISPR/Cas9基因编辑技术,采用四条sgRNA对LHX9基因进行VASA转基因斑马鱼的基因敲除,以观察该基因缺陷对斑马鱼性腺发育的影响。方法:利用新的CRISPR/Cas9技术,设计四条针对斑马鱼LHX9基因3号外显子的20bp的sgRNA,通过非克隆体外转录得到靶位点的四条sgRNA。将以上靶位点的四条sgRNA与Cas9核酸酶蛋白同时注射入单细胞期的斑马鱼胚胎内,利用PCR鉴定突变型类型和突变比例。通过对LHX9基因突变体的VASA转基因斑马鱼进行荧光观察,发现LHX9基因缺陷的斑马鱼性腺发育的情况。结果:靶向Exon 3的四条sgRNA可成功编辑斑马鱼LHX9基因,敲除效率高达82%,Sanger测序发现产生10种不同的移码突变类型。通过该方法对VASA转基因斑马鱼的LHX9基因进行编辑,发现LHX9基因突变导致dph6的的斑马鱼原始生殖细胞增殖和迁移受到影响。结论:基于4条sgRNA注射的CRISPR/Cas9技术,可以快速地产生具有突变表型的G0斑马鱼,具有应用潜力。LHX9基因敲除导致原始生殖细胞的发育和迁移受到影响,提示该基因参与了斑马鱼早期性腺的发育。  相似文献   

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对动植物和人类基因组的测序为功能基因组研究提供了基础数据。然而,核苷酸序列信息并不足以帮助我们了解特定的基因组元件的功能及其在表型形成中的作用。基因编辑技术能够在很大程度上解决这一问题,帮助人们快速获得新的基因组突变模式,从而以更便捷高效的方式进行功能基因组研究。对基因编辑的基本原理及常见的锌指核酸酶(ZFN)、转录激活因子样效应因子核酸酶(TALEN)和2013年出现的CRISPR/Cas9系统进行了回顾,讨论了基因编辑技术的应用历史,特别在农业应用方面,重点关注了CRISPR/Cas9系统在水稻基因编辑中的应用,阐述了CRISPR/Cas9在基因组编辑领域的问题和其他应用方面的困难,探讨了基因编辑工具在作物改良方面所面临的主要挑战和未来发展趋势。  相似文献   

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CRISPR/Cas9基因组编辑技术是一项对基因组进行精准修饰的技术, 可实现对靶标基因的碱基插入、缺失或DNA片段替换。随着人们对CRISPR/Cas9系统的了解逐渐加深, 其在科研、农业和医疗等领域的应用也越来越广泛。该文简要介绍了CRISPR/Cas9基因组编辑技术的发展以及工作原理, 总结了近几年对该技术进行优化与改进的研究进展, 包括基因组编辑效率的提升、基因组编辑范围的扩展、单碱基精准编辑以及多基因同时编辑、基因组编辑安全性的提升以及基因片段替换与基因靶向转录调控, 以期为深入开展这一领域的研究提供参考。  相似文献   

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The last couple of years have witnessed an explosion in development of CRISPR-based genome editing technologies in cell lines as well as in model organisms. In this review, we focus on the applications of this popular system in Drosophila. We discuss the effectiveness of the CRISPR/Cas9 systems in terms of delivery, mutagenesis detection, parameters affecting efficiency, and off-target issues, with an emphasis on how to apply this powerful tool to characterize gene functions.  相似文献   

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CRISPR/Cas9基因组编辑技术是一项对基因组进行精准修饰的技术,可实现对靶标基因的碱基插入、缺失或DNA片段替换。随着人们对CRISPR/Cas9系统的了解逐渐加深,其在科研、农业和医疗等领域的应用也越来越广泛。该文简要介绍了CRISPR/Cas9基因组编辑技术的发展以及工作原理,总结了近几年对该技术进行优化与改进的研究进展,包括基因组编辑效率的提升、基因组编辑范围的扩展、单碱基精准编辑以及多基因同时编辑、基因组编辑安全性的提升以及基因片段替换与基因靶向转录调控,以期为深入开展这一领域的研究提供参考。  相似文献   

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基因组编辑技术是进行功能基因组研究的重要工具.锌指核酸酶技术(ZFNs)、类转录激活因子核酸酶技术(TALENs)以及CRISPR/Cas技术是近年来发展起来的3种主流基因组编辑技术.这3种基因组编辑技术的原理都是通过在生物基因组特定位点制造DNA断裂损伤,从而激活机体自身的DNA损伤修复机制,在此过程中引发各种变异.ZFNs是最早发展的通用基因组编辑技术,可用以实施定点敲除和定点敲入变异,但ZFNs技术的发展受限于构建难度大、成本高等缺点.TALENs技术在ZFNs基础上发展而来,较ZFNs技术而言,TALENs技术具备构建灵活度高、成本低等优势.不同于ZFNs与TALENs技术,CRISPR/Cas技术具有独特的DNA靶向机制,这种机制使其非常适合进行多位点编辑.目前,3种技术都在多种物种中成功测试,例如小鼠、斑马鱼、果蝇、线虫和家蚕.在后基因组时代,这些新技术工具必将在未来功能基因组研究中发挥重大作用.  相似文献   

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Brain endothelial cells (ECs) are an important component of the blood-brain barrier (BBB) and play key roles in restricting entrance of possible toxic components and pathogens into the brain. However, identifying endothelial genes that regulate BBB homeostasis remains a time-consuming process. Although somatic genome editing has emerged as a powerful tool for discovery of essential genes regulating tissue homeostasis, its application in brain ECs is yet to be demonstrated in vivo. Here, we used an adeno-associated virus targeting brain endothelium (AAV-BR1) combined with the CRISPR/Cas9 system (AAV-BR1-CRISPR) to specifically knock out genes of interest in brain ECs of adult mice. We first generated a mouse model expressing Cas9 in ECs (Tie2Cas9). We selected endothelial β-catenin (Ctnnb1) gene, which is essential for maintaining adult BBB integrity, as the target gene. After intravenous injection of AAV-BR1-sgCtnnb1-tdTomato in 4-week-old Tie2Cas9 transgenic mice resulted in mutation of 36.1% of the Ctnnb1 alleles, thereby leading to a dramatic decrease in the level of CTNNB1 in brain ECs. Consequently, Ctnnb1 gene editing in brain ECs resulted in BBB breakdown. Taken together, these results demonstrate that the AAV-BR1-CRISPR system is a useful tool for rapid identification of endothelial genes that regulate BBB integrity in vivo.  相似文献   

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基因组编辑技术可以对DNA或RNA进行精准改造,极大地促进了生命科学的发展。CRISPR/Cas9系统在靶位点诱导DNA发生双链或单链损伤,细胞对损伤部位采用无供体模板的非同源末端连接(non-homologous end joining,NHEJ)或有供体模板的同源重组(homologous recombination,HR)修复。基于HR的基因组编辑策略通常被用于获得DNA的精准改造,而NHEJ在动物DNA损伤修复中起主导作用。为了提升HR效率,研究人员设计了多种方案,包括CRISPR/Cas9系统优化和DNA修复通路调控等。从DNA损伤修复途径、Cas9变体选择、sgRNA设计、供体模板设计、DNA修复途径相关蛋白功能调控、供体模板募集效率提升、细胞周期调控及编辑细胞生存效率提升等方面详细综述了相关研究成果,发现尚未开发出放之四海而皆准的HR提升策略,基于HR的基因组编辑需要针对具体案例制定个体化策略。旨在为动物基因组编辑中提升CRISPR/Cas9介导的HR效率研究提供理论参考,为动物基因功能分析、基因治疗和经济动物基因编辑育种提供帮助。  相似文献   

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The oleaginous yeast Yarrowia lipolytica has a tendency to use the non‐homologous end joining repair (NHEJ) over the homology directed recombination as double‐strand breaks (DSB) repair system, making it difficult to edit the genome using homologous recombination. A recently developed Target‐AID (activation‐induced cytidine deaminase) base editor, designed to recruit cytidine deaminase (CDA) to the target DNA locus via the CRISPR/Cas9 system, can directly induce C to T mutation without DSB and donor DNA. In this study, this system is adopted in Y. lipolytica for multiplex gene disruption. Target‐specific gRNA(s) and a fusion protein consisting of a nickase Cas9, pmCDA1, and uracil DNA glycosylase inhibitor are expressed from a single plasmid to disrupt target genes by introducing a stop codon via C to T mutation within the mutational window. Deletion of the KU70 gene involved in the NHEJ prevents the generation of indels by base excision repair following cytidine deamination, increasing the accuracy of genome editing. Using this Target‐AID system with optimized expression levels of the base editor, single gene disruption and simultaneous double gene disruption are achieved with the efficiencies up to 94% and 31%, respectively, demonstrating this base editing system as a convenient genome editing tool in Y. lipolytica.  相似文献   

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The Type II CRISPR‐Cas9 system is a simple, efficient, and versatile tool for targeted genome editing in a wide range of organisms and cell types. It continues to gain more scientific interest and has established itself as an extremely powerful technology within our synthetic biology toolkit. It works upon a targeted site and generates a double strand breaks that become repaired by either the NHEJ or the HDR pathway, modifying or permanently replacing the genomic target sequences of interest. These can include viral targets, single‐mutation genetic diseases, and multiple‐site corrections for wide scale disease states, offering the potential to manage and cure some of mankind's most persistent biomedical menaces. Here, we present the developing progress and future potential of CRISPR‐Cas9 in biological and biomedical investigations, toward numerous therapeutic, biomedical, and biotechnological applications, as well as some of the challenges within. J. Cell. Biochem. 119: 81–94, 2018. © 2017 Wiley Periodicals, Inc.  相似文献   

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