CRISPR/Cas9介导的RPSA基因敲除细胞系的建立及其应用

[目的]利用CRISPR/Cas9技术建立RPSA基因缺失的乳仓鼠肾细胞(baby hamster kidney cells,BHK21)细胞系,为开展RPSA调控病毒复制机制研究提供工具;同时,初步探究RPSA对塞内卡病毒复制的影响.[方法]根据GenBank中仓鼠的RPSA基因序列找到产生不同转录本的共同外显子段,...     

基于CRISPR/Cas9技术的高通量筛选平台:发掘病毒复制相关宿主分子的新途径

病毒作为严格的细胞内寄生生物,需要多种宿主蛋白辅助其完成生命周期。寻找与病毒复制相关的宿主因子并揭示其作用机制,将有助于阐明病毒的感染机制,为疫病的防治提供新靶标。与RNA干扰技术相比,近年来兴起的CRISPR/Cas9技术能更特异、高效、准确地实现基因组编辑,因而在功能基因研究中得到更广泛应用。而基于CRISPR/Cas9系统的宿主全基因组sgRNA文库高通量筛选技术平台,可快速发现参与病毒侵入、复制等生物学过程的关键宿主因子,通过明确病毒-宿主分子相互作用进而揭示病毒的生命周期,为分子病毒学和免疫学提供了强大的研究工具。本文主要总结了基于CRISPR/Cas9技术的高通量筛选平台的具体筛选流程,归纳和讨论了该平台在筛选调控病毒复制相关宿主因子中的应用现状和发展前景。     

CRISPR/Cas9介导的USP30基因敲除细胞系的建立及其对塞内卡病毒增殖的影响

【目的】利用规律成簇的间隔短回文重复序列/Cas9核酸酶（clustered regularly interspaced short palindromic repeats/Cas9 nuclease,CRISPR/Cas9）技术建立USP30基因敲除的人胚胎肾细胞（human embryonic kidney 293T cells,HEK-293T）细胞系,为开展宿主泛素特异性蛋白酶30（ubiquitin-specific protease 30,USP30）蛋白的功能研究建立了细胞模型;同时,初步探究USP30蛋白在病毒感染过程中的作用。【方法】根据Ensemble数据库查询USP30基因序列,定位USP30在基因组中不同转录本重叠区的第一个外显子段,设计并合成2对引导RNA （single guide RNAs,sgRNA）,分别构建在pX459载体中;将pX459-USP30-sgRNA质粒转染HEK-293T细胞,并用嘌呤霉素处理,筛选出转染阳性的细胞,然后通过有限稀释法筛选单克隆细胞,通过Western blotting及测序检测USP30基因的敲除。通过Western blotting及实时荧光定量PCR分析比较塞内卡病毒（Senecavirus A,SVA）在野生型和USP30基因敲除HEK-293T细胞中的复制差异。【结果】Western blotting及测序证实USP30基因敲除单克隆细胞系构建成功。进一步实验发现,SVA在USP30基因敲除细胞中的复制水平显著低于野生型细胞。【结论】成功构建USP30基因敲除的HEK-293T细胞系,首次证明USP30对SVA的复制具有促进作用,为进一步揭示USP30相关免疫反应和SVA感染过程的作用机制提供了良好的细胞模型,也为开展宿主USP30蛋白调控病毒复制的机制研究提供了关键工具和一定的理论依据。     

应用CRISPR/Cas9技术敲除SERPINF2基因对牛病毒性腹泻病毒复制的影响

应用CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除MDBK细胞的SERPINF2基因,以探明SERPINF2基因对牛病毒性腹泻病毒(bovine viral diarrhea virus,BVDV)复制的影响.采用CRISPR/Cas9技术建立SERPINF2敲除细胞;实时荧光定量PCR、免疫荧光染色、Reed-Muench法...     

癌症基因治疗技术进展与展望

癌症是严重危害人类健康的重大疾病之一,寻找高效可行的癌症治疗方法一直是医学研究的重要课题。继外科手术、放疗、化疗、免疫治疗之后,随着人们对基因组学的深入了解及分子生物学技术的不断发展,基因治疗作为一种全新的治疗理念已被证明具有显著临床疗效及优势。对癌症基因治疗的原理及几种新技术的应用进行介绍,并对基因治疗未来在临床上的应用加以展望。     

基于CRISPR/Cas9系统高通量筛选研究功能基因

利用功能缺失型(Loss-of-function)或者功能获得型(Gain-of-function) 策略高通量筛选功能基因,是研究人员快速寻找调控特定表型的重要或关键基因的主要方法。RNA干扰(RNA interference,RNAi)的遗传筛选方法因操作简单、成本相对较低等优势,尽管已经得到了广泛的应用,然而其抑制效果不完全、脱靶效应明显等劣势依然存在。近年来兴起的CRISPR/Cas9 (Clustered regularly interspaced short palindromic repeat sequences/ CRISPR-associated protein 9)技术能快速、简便、准确地实现基因组敲除等编辑功能,因而成为一种强大的遗传筛选工具;在各种细胞系、人和小鼠及斑马鱼等多种模式动物中,大规模运用该方法筛选功能基因已经取得了巨大成功。本文总结了CRISPR/Cas9技术的特点,将其与传统基因工程方法进行了分析比较,回顾了近期相关的高通量功能基因筛选工作,最后探讨了该技术未来的发展趋势。     

敲除LTA4H基因的PK-15细胞系构建及其对口蹄疫病毒复制的影响

【目的】利用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建白三烯A4水解酶(leukotriene A4 hydrolase, LTA4H)基因缺失的猪肾细胞系(porcine kidney-15, PK-15),探究LTA4H对口蹄疫病毒(foot-and-mouth disease virus, FMDV)复制的影响,为开展LTA4H功能研究及调控病毒复制机制研究提供理论依据。【方法】设计2条针对猪LTA4H基因的引导RNA (small guide RNA, sgRNA),分别构建至载体pX459-puro-MCS中;将CRISPR重组质粒转染PK-15细胞,用嘌呤霉素(puromycin)抗生素筛选,并通过有限稀释法筛选单克隆细胞,之后通过Western blotting和测序检测LTA4H基因的敲除,获得LTA4H基因功能缺失细胞系。使用Western blotting、RT-qPCR及病毒滴度测定等方法检测敲除LTA4H基因后对FMDV复制及相关蛋白的表达情况。【结果】获得的单克隆敲除细胞系与野生型细胞相比,能够显著抑制FMDV复制。【结论】本研究成功构建了LTA4H基因敲除的PK-15细胞系,证明LTA4H对FMDV的复制具有促进作用,研究结果为后续LTA4H功能研究提供理论依据。     

基于CRISPR/Cas9系统筛选猪流行性腹泻病毒复制相关基因及其验证

【背景】成簇规律间隔的短回文重复序列相关蛋白(clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated protein,CRISPR/Cas9)已被广泛证实是高效、强大的第三代基因编辑工具,在发现功能基因等领域取得了重要进展,但至今尚无利用该方法挖掘猪流行性腹泻病毒(porcine epidemic diarrhea virus,PEDV)宿主基因的报道。【目的】利用CRISPR/Cas9系统在全基因组范围内筛选PEDV复制相关基因,并进行候选基因的初步验证,为培育抗PEDV种猪提供科学参考。【方法】通过CRISPR/Cas9技术构建人肝癌细胞系(Huh-7)全基因组敲除文库,利用PEDV感染Huh-7文库细胞,随后经过高通量测序筛选影响PEDV复制的关键宿主因子,结合基因干扰和检测病毒效价等相关试验对影响PEDV复制的候选基因进行初步验证。【结果】构建了CRISPR/Cas9系统在全基因组范围内筛选PEDV复制相关基因的方法,将富集程度排名靠前的整合素α11(integrin α11,ITGA11)、哺乳动物复制蛋白A2(replication protein A2,RPA2)、驱动蛋白家族成员2A(kinesin family member 2A,KIF2A)、诱导髓系白血病细胞分化蛋白1(induced myeloid leukemia cell differentiation protein 1,MCL1)、多聚ADP核糖化酶1[poly(ADP-ribose)polymerase 1,PARP1]和囊泡单胺转运蛋白(vesicular monoamine transporter,SLC18A1)基因进行了验证;采用siRNA对上述基因分别进行干扰后,结果与对照组相比,干扰ITGA11可显著降低PEDV猪源靶向细胞IPEC-J2中PEDV-NmRNA、蛋白表达水平及子代病毒滴度。【结论】基于CRISPR/Cas9系统的全基因组敲除文库可作为挖掘PEDV复制相关功能基因的有效工具,ITGA11基因可作为一种制备抗PEDV猪种潜在的靶基因。     

CRISPR/Cas9基因组编辑技术的研究进展及其应用

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。     

CRISPR/Cas基因编辑技术及其在微藻研究中的应用

微藻由于在医药、食品、可再生燃料和化学原料等方面的潜力,受到了研究者越来越多的关注和青睐。然而,合适基因编辑方法和转化工具的缺乏,使得微藻基因工程的进展还相对比较缓慢。随着分子生物和基因编辑技术的发展,CRISPR 技术凭借简便、特异和高效的优势,逐渐成为探讨基因功能、提高植物育种和增加代谢物产物等研究的有力手段。基于此,本文综述了CRISPR/Cas 的2 种主要类型,重点论述了其在微藻领域中的应用进展,并总结了CRISPR 技术在微藻应用中所存在的问题,期望为以后的研究提供启发和参考。     

基于CRISPR-Cas9的功能基因筛选研究进展

功能性基因的筛选是探索生物进程、研究疾病发生发展和诠释基因功能的重要方法,在生物、医药、新治疗靶点筛选及肿瘤耐药等方面有广泛的应用。CRISPR-Cas9(Clustered regularly interspaced short palindromic repeat sequences/CRISPR-associated protein 9)技术作为近期热门的基因编辑工具,能够高通量地对基因组进行精准修饰,为实现功能性基因的筛选提供了简便高效的技术支持。文中对CRISPR-cas9技术应用于功能性基因筛选的方法及研究进展进行了综述。     

保护性病毒抗原的筛选策略及其在新型疫苗研发中的应用

随着疫苗研发技术的发展,新型疫苗在传染病的预防中得到了广泛应用。由于新型疫苗安全性良好,因此其在烈性病疫苗的应用中有着得天独厚的优势,然而研制新型疫苗的前提是筛选出保护性抗原。随着各种组学研究的发展,针对真核生物的多种生物信息学方法代表着最前沿的技术手段。相对于真核细胞,病毒具有更为简单的结构,对应着相对简单的研究方法,未来的保护性抗原筛选策略,需要结合生物信息学和传统分子生物学方法的优势。本文分别从宿主和病毒入手,论述了病毒保护性抗原的筛选策略,列举了一系列基于真核细胞开发的可能用于保护性抗原筛选的生物信息学方法,并总结了应用保护性抗原进行新型疫苗设计的案例,以便加深对病毒保护性抗原筛选策略的认知,为新型疫苗的研发提供借鉴。     

Get ready for the CRISPR/Cas system: A beginner's guide to the engineering and design of guide RNAs

The clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR) system is a state-of-the-art tool for versatile genome editing that has advanced basic research dramatically, with great potential for clinic applications. The system consists of two key molecules: a CRISPR-associated (Cas) effector nuclease and a single guide RNA. The simplicity of the system has enabled the development of a wide spectrum of derivative methods. Almost any laboratory can utilize these methods, although new users may initially be confused when faced with the potentially overwhelming abundance of choices. Cas nucleases and their engineering have been systematically reviewed previously. In the present review, we discuss single guide RNA engineering and design strategies that facilitate more efficient, more specific and safer gene editing.     

A review of COVID-19: Treatment strategies and CRISPR/Cas9 gene editing technology approaches to the coronavirus disease

The new coronavirus SARS-CoV-2 pandemic has put the world on lockdown for the first time in decades. This has wreaked havoc on the global economy, put additional burden on local and global public health resources, and, most importantly, jeopardised human health. CRISPR stands for Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, and the CRISPR associated (Cas) protein (CRISPR/Cas) was identified to have structures in E. coli. The most modern of these systems is CRISPR/Cas. Editing the genomes of plants and animals took several years and cost hundreds of thousands of dollars until the CRISPR approach was discovered in 2012. As a result, CRISPR/Cas has piqued the scientific community's attention, particularly for disease diagnosis and treatment, because it is faster, less expensive, and more precise than previous genome editing technologies. Data from gene mutations in specific patients gathered using CRISPR/Cas can aid in the identification of the best treatment strategy for each patient, as well as other research domains such as coronavirus replication in cell culture, such as SARS-CoV2. The implications of the most prevalent driver mutations, on the other hand, are often unknown, making treatment interpretation difficult. For detecting a wide range of target genes, the CRISPR/Cas categories provide highly sensitive and selective tools. Genome-wide association studies are a relatively new strategy to discovering genes involved in human disease when it comes to the next steps in genomic research. Furthermore, CRISPR/Cas provides a method for modifying non-coding portions of the genome, which will help advance whole genome libraries by speeding up the analysis of these poorly defined parts of the genome.