CHO细胞基因组NW-003614092.1内稳定表达位点的发现*

目的:获得中国仓鼠卵巢细胞(Chinese hamster ovary cells,CHO)内稳定表达位点信息,为构建重组蛋白CHO稳定表达株、缩短研发时间线提供信息明确的稳定位点。方法:对慢病毒随机整合Zsgreen1基因的具有潜在稳定表达位点的CHO-K1-1d2细胞株进行连续传代培养,验证表达稳定性;通过染色体步移分析慢病毒载体整合位点,并利用CRISPR/Cas9技术验证位点的可编辑性。结果:CHO-K1-1d2细胞在连续贴壁培养20代、悬浮培养50代过程中,能够100 %发绿色荧光,且荧光强度稳定,能够稳定表达Zsgreen1蛋白;染色体步移分析测序结果表明,CHO-K1-1d2细胞中慢病毒载体整合于CHO细胞基因组NW-003614092.1上第1 159 463与1 159 467碱基间;共转染sgRNA与Cas9质粒后,测序结果表明,该位点可被CRISPR/Cas9技术编辑。结论:CHO细胞基因组NW-003614092.1内存在一个信息明确的、能够被CRISPR/Cas9技术编辑的稳定表达位点。     

CRISPR/Cas9介导的外源基因靶向插入鸡EAV-HP基因组

本研究旨在通过CRISPR/Cas9介导外源基因靶向插入鸡EAV-HP基因组。首先设计特异性引物并扩增鸡内源性病毒(EAV-HP)左右同源臂和增强型绿色荧光蛋白(eGFP)基因表达盒,然后通过重叠延伸PCR技术将两个同源臂DNA连接至eGFP表达盒两侧,获得全长DNA片段LER,并克隆至pMD19-T载体,获得携带eGFP基因的供体载体pMDT-LER。随后在HEK293T细胞中验证供体载体pMDT-LER能成功表达eGFP后,将EAV-HP打靶载体和供体载体共转染至DF-1细胞,观察绿色荧光阳性细胞,提取细胞基因组,PCR检测外源基因eGFP成功整合至鸡基因组EAV-HP位点。最后,将转基因细胞DF-1传至第7代,用PCR和Western blotting检测eGFP在转基因细胞中稳定表达。文中初步验证外源基因eGFP能整合至鸡EAV-HP位点并稳定表达,为转基因鸡的研究提供新整合位点。     

一种新型的CRISPR/Cas9-hLacI双链DNA供体适配基因编辑系统

在CRISPR/Cas9系统介导的基因编辑中,借助于双链DNA （double-stranded DNA,dsDNA）供体模板的重组效应能够实现对目标基因组靶位点的精确编辑和基因敲入,然而高等真核生物细胞中同源重组的低效性限制了该基因编辑策略的发展和应用。为提高CRISPR/Cas9系统介导dsDNA供体模板的同源重组效率,本研究利用大肠杆菌（Escherichia coli）乳糖操纵子阻遏蛋白LacI与操纵序列LacO特异性结合的特点,通过重组DNA技术将密码子人源化优化的阻遏蛋白基因LacI分别与脓链球菌（Streptococcus pyogenes）源的SpCas9和路邓葡萄球菌（Staphylococcus lugdunensis）源的SlugCas9-HF融合表达,通过PCR将操纵序列LacO与dsDNA供体嵌合,构建了新型的CRISPR/Cas9-hLacI供体适配系统（donor adapting system,DAS）。首先在报告载体水平上对Cas9核酸酶活性、DAS介导的同源引导修复（homology-directed repair,HDR）效率进行了验证和优化,其次在基因组水平对其介导的基因精确编辑进行了检测,并最终利用CRISPR/SlugCas9-hLacI DAS在HEK293T细胞中实现了VEGFA位点的精确编辑,效率高达30.5%,显著高于野生型。综上所述,本研究开发了新型的CRISPR/Cas9-hLacI供体适配基因编辑系统,丰富了CRISPR/Cas9基因编辑技术种类,为以后的基因编辑及分子设计育种研究提供了新的工具。     

CRISPR/Cas9技术及其在转基因动物中的应用

CRISPR/Cas9技术是一种新型的基因组定点编辑技术,具有设计简单、特异性强、效率高及可以在目标位点产生多种类型的编辑结果等特点,适用于在多种细胞中进行大规模的基因编辑。综述了CRISPR/Cas9技术的研究背景、基本原理和研究进展,从靶基因敲除(knock-out)、外源基因整合(knock-in)和目标基因转录沉默(knock-down)等方面总结了CRISPR/Cas9在转基因动物中的应用概况,并对现有的三种基因组定点编辑技术进行了比较。CRISPR/Cas9技术在转基因动物中具有明显的应用优势和良好前景。     

一种拟南芥基因高效编辑体系研究

CRISPR/Cas9基因编辑系统操作简单易行,无需引入外源基因,生物安全性高。但怎样快速筛选获得不含外源转化元件的基因编辑后代是一个关键技术问题。本研究创造性的将拟南芥种皮特异性启动子At2S3与荧光筛选标记基因mCherry组装进植物基因组定点编辑CRISPR载体pHDE中,以拟南芥as1为靶基因,构建一种通过荧光标记筛选、实现转化后代中Cas9 Free的基因高效编辑体系。结果表明,通过同源重组方法构建的带有筛选标记的CRISPR载体与设计相符,外源插入片段正确。挑选转化后种皮上带有红色荧光标记的阳性种子培育得到T₁代植株,经PCR验证,成功获得as1定点敲除的纯合突变植株,纯合子比率达到40%;挑选T₁代纯合突变上不带荧光的种子,培育得到的T₂代植株中,PCR检测不到Cas9片段,实现了编辑后代的Cas9 Free。本研究构建的一种带有可视化筛选标记的基因高效编辑体系,成功实现编辑后代中无外源插入的Cas9等转化元件,生物安全性高,为基因组定点编辑技术在植物遗传资源改良中的高效利用提供了借鉴与参考。     

利用CRISPR/Cas9技术构建稳定表达人白蛋白基因的中国仓鼠卵巢细胞系

通过目的基因的随机整合方式,构建得到的CHO表达细胞系,常会因为目的基因插入到染色体内不稳定区域,而在长期传代过程中出现表达不稳定的现象,这主要是由于位点效应所导致的。为了解决这个问题,现利用CRISPR/Cas9技术介导的同源重组,将目的基因直接整合于CHO细胞染色体上的稳定表达区域,以克服位点效应带来的CHO表达细胞系的长期表达不稳定。利用该技术总共获得了2株外源基因(人白蛋白基因)定点整合细胞系; Western blot结果显示,细胞上清液的产物具有人白蛋白抗原性;细胞在贴壁状态下,两株细胞系在第3、12、23、35、50代,细胞每日表达的HSA质量接近,且均维持在0. 5pg cell/d;选取一株表达细胞系,经悬浮驯化后,在批次条件培养下,第1、25、50代的悬浮细胞,在摇瓶内的表达浓度均稳定在13～14mg/L。显示了将外源基因定点整合于CHO细胞基因组内的可行性;且外源基因整合在稳定表达区域后,重组细胞系具有对外源基因长期表达的稳定性。     

CRISPR/Cas9切割痘病毒DNA抑制病毒复制

当前,CRISPR/Cas9系统靶向痘苗病毒的相关研究鲜有报道。该文采用了CRISPR/Cas9基因组定点编辑技术,以痘病毒为研究对象。在重组痘病毒WR-EGFP中针对EGFP基因序列设计不同靶点g RNAs,转染Cas9/g RNA质粒,同时感染WR-EGFP痘病毒,随后观察EGFP荧光表达、提取病毒基因组,通过PCR进行切口鉴定并运用错配酶切法验证CRISPR/Cas9对痘病毒靶点DNA切割的切口修复情况。与单独感染WR-EGFP组相比,转染了Cas9/g RNA174和Cas9/g RNA175质粒的EGFP荧光强度明显降低,表明CRISPR/Cas9抑制WR-EGFP病毒中EGFP基因的表达。相对定量PCR及错配酶切实验结果显示,CRISPR/Cas9切割靶点导致WR-EGFP病毒基因组产生了切口,并且存在DNA错配修复现象。最后,通过结晶紫染色法测定痘病毒的滴度,结果显示,经CRISPR/Cas9处理组的痘病毒滴度显著下降,即CRISPR/Cas9能够使痘病毒的复制能力显著地降低。综上所述,CRISPR/Cas9切割痘病毒基因组DNA并且抑制痘病毒复制。     

利用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建CDH1基因敲除的人乳腺癌MCF-7稳定细胞系

目的:利用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建CDH1基因缺失的人乳腺癌MCF-7稳定细胞系。方法:根据CRISPR/Cas9靶点设计原则,设计能特异性针对CDH1基因的sgRNA,以lentiCRISPR v2质粒为骨架构建能表达此sgRNA和Cas9蛋白的重组质粒。测序鉴定后,将重组质粒与逆转录病毒包装质粒VSVG、PAX2在氯化钙介导下共同转入HEK293T细胞进行病毒包装,转染48 h后收集病毒上清,直接感染人乳腺癌MCF-7细胞。采用嘌呤霉素筛选CDH1缺失的乳腺癌MCF-7细胞,通过DNA测序、Western印迹及免疫荧光染色实验验证获得的MCF-7细胞。结果:构建了靶向CDH1的CRISPR/Cas9质粒;DNA测序和Western印迹实验结果表明获得了稳定敲除CDH1的人乳腺癌MCF-7细胞。免疫荧光染色结果显示,相比对照组,稳定敲除CDH1的MCF-7细胞中已无法明显观察到E-钙黏蛋白的表达分布。结论:通过CRISPR/Cas9基因编辑技术构建了CDH1基因缺失的MCF7细胞系,为进一步研究CDH1在肿瘤免疫治疗中的作用提供了基础。     

CHO/dhfr-细胞定点整合高效表达系统的建立

为了克服随机整合建立高表达细胞株时“位置效应”所带来的不可预知的后果,我们尝试建立基于定点整合的CHO高效表达系统。首先设计一个新的高效筛选载体pMCEscan。该载体含有报告基因(k2tPA)、扩增基因(dhfr)、重组酶识别序列(FRT)及筛选基因(neo),且neo基因的表达经过系统的弱化,确保能够对基因组中的整合位点进行大规模的高效筛选。然后利用该载体转染CHO/dhfr-细胞并进行大规模筛选以获得足够多的阳性克隆,并对阳性克隆进行系统分析,筛选出报告基因表达水平高、单拷贝且扩增效果好的克隆,此克隆被认为筛选载体整合入CHO细胞基因组中转录热点(Hotspot)区域,从而获得了能够实现外源基因在基因组中定点整合和有效表达的CHO/dhfr-细胞系。随后利用位点特异性重组系统(FLP-FRT)将外源基因定点整合到Hotspot区域,以实现外源基因在CHO细胞基因组中的定点整合及高效表达。并利用该细胞系实现了k2tPA的高表达,表达量达到17.1μg/106cell.24h。该研究致力于CHO细胞基因组中高表达位点的寻找和确认,建立基于定点整合的哺乳动物细胞高效表达系统。     

利用CRISPR/Cas9基因编辑系统构建TP53基因敲除HeLa细胞系（英文）

该研究利用CRISPR/Cas9(clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR associated protein 9)基因编辑系统构建了TP53(tumor antigen p53)基因敲除He La细胞系。CRISPR/Cas9系统能够精确地切开TP53基因并在双链断裂处插入选择标记(通过与供体质粒进行同源重组获得)。进一步的功能试验表明,TP53基因敲除的He La细胞拥有更强的细胞增殖能力、化疗耐药性以及氧化应激能力,提示He La(TP53–/–)恶性程度增强。所有的数据旨在描述一个简单和有效的方法,即通过CRISPR/Cas9系统来构建基因缺失细胞系,期望在较大程度上帮助研究和阐明基因功能以及细胞机制。     

Pi-ta+基因和几丁质酶基因双价基因导入水稻的研究

为了提高‘云资粳41’和‘云资粳43’的抗稻瘟病能力,利用农杆菌介导法将二价表达载体pCAMBIA1300-Pi-ta⁺-Bchi转化到水稻愈伤组织中。经组织培养获得再生苗,再通过氯酚红显色法、PCR检测和抗稻瘟病鉴定法获得抗稻瘟病的转基因植株,为进一步创建持久、广谱抗稻瘟病水稻新材料奠定基础。结果显示:(1)抗性愈伤组织经分化和生根培养后,共获得T⁰代水稻再生苗137株,其中‘云资粳41’14株,‘中花11’82株,‘云资粳43’41株。(2)经氯酚红显色法和PCR对再生苗检测,‘中花11’、‘云资粳41’、‘云资粳43’的转化苗阳性率分别为66%、43%和55%。证明2个外源基因已经整合到水稻基因组中。(3)对转化阳性植株温室接种稻瘟病病菌66b鉴定结果显示,转基因植株较非转基因植株对稻瘟病的抗性明显增强,而且转Pi-ta⁺基因和几丁质酶基因双价的水稻植株比转单价Pi-ta⁺基因或几丁质酶基因的水稻植株抗稻瘟病能力强。（4）氯酚红检测结果存在一定的假阳性,PCR检测结果更真实可靠,但氯酚红显色法方便、快速,结果观察直观,可对大量的转基因植株进行初步筛选。研究表明,转Pi-ta⁺基因和几丁质酶基因双价基因的水稻植株具有更高的抗稻瘟病能力。     

Rb、P53调控平滑肌细胞c-fos和c-jun基因表达

为研究外源性Rb和P₅₃基因导入血管平滑肌细胞后对c-fos和c-jun基因表达的调控作用,将Rb基因或P₅₃基因重组腺病毒载体转染人脐动脉血管平滑肌细胞,应用RT-PCR和免疫组化法检测c-fos、c-jun的mRNA及蛋白质表达水平,以DNA琼脂糖凝胶电泳和β-半乳糖苷酶染色分别观察细胞凋亡和细胞衰老.结果显示,野生型P₅₃基因导入可诱导平滑肌细胞凋亡,c-fos和c-jun mRNA及蛋白质表达水平显著增高.外源性Rb基因导入能促进细胞衰老,下调c-fos基因表达,但对c-jun基因表达没有明显影响.     

Neuronatin基因研究进展

Neuronatin(Nnat)是最近克隆的脑特异表达的新基因,在大脑发育过程中被选择性地剪接.人Nnat基因全长3 973 bp,含有3个外显子和2个内含子.Nnat mRNA有α和β两种剪接形式,分别编码81个和54个氨基酸,两者具有同一相位的开放阅读框架,差别在于β形式中间的外显子被剪切掉.人Nnat是单拷贝基因,定位于染色体20q11.2～12.小鼠Nnat基因定位于2号染色体末端.该基因是印记基因(imprinted gene),仅在父本来源的等位基因表达,而母本来源的等位基因则被甲基化不能表达.该基因在胚胎期及出生后早期大量表达,而在成年和衰老动物大脑中表达明显降低,因此推测该基因与大脑的发育和分化密切相关.成年动物中垂体前叶是Nnat mRNA唯一强表达的地方.推测其蛋白质产物具有疏水N端和亲水C端,是跨膜蛋白,其确切功能尚属未知.     

S/MAR与基因表达

在真核生物的细胞核内,基因组是通过ＤＮＡ的核骨架附着（ＳＡＲ）或称核基质附着区（ＭＡＲ）（简记为Ｓ／ＭＡＲ）锚定在核骨架网状系统上的．Ｓ／ＭＡＲ既有一定的特征,又有多样性,研究认为它参与了ＤＮＡ复制调控和转录调控等多种核内生化过程,通过重组,在目的基因一侧或两侧带上Ｓ／ＭＡＲ后作基因转染或基因动植物,发现整合后的基因表达有时可增强几倍,甚至上万倍和／或显示位置独立效应,有些研究还报道,Ｓ／ＭＡＲ能     

细菌nox基因研究进展

细菌nox基因编码合成一种含核黄素的NADH氧化酶,NADH氧化酶可催化双原子氧还原为H2O2或H2O,同时将NADH氧化为NAD+。该反应发生在多种代谢途径中,从而对细菌的氧化应激、菌膜形成、毒力调控及代谢产物生成等生理生化过程产生一系列影响。目前对高等动植物体中的nox基因及其编码的NADH氧化酶已有较深入的研究,但近年来一些研究表明,细菌nox基因的功能及作用通路与动植物体存在较大差异,因此,有必要详细了解细菌中nox基因和NADH氧化酶的具体作用机制及其对细胞产生的影响。综合分析近年来细菌nox基因及NADH氧化酶的研究成果,结合我们的研究,对目前存在的问题和未来的发展进行综述。     

脑组织特异性基因/脑胶质瘤抑瘤基因LRRC4的功能研究进展

LRRC4是一个脑组织相对特异性表达基因,是采用表达序列标签(EST)介导的定位-候选克隆策略结合5′-RACE技术从染色体7q31～32区域克隆出来的一个富亮氨酸重复(LRR)超家族的新成员.LRRC4是神经系统发育与轴突生长的功能基因.LRRC4的表达与胶质瘤的级别进展呈负相关,其表达缺失参与脑胶质瘤进展的晚期事件.LRRC4能够下调一系列神经生长因子或受体(如IGF,EGF,PDGF,CNTF,bFGF,GDNF和BDNF等)的表达,通过调控多种信号转导通路(K-Ras/c-Raf/ERK/MAPK,PI-3K/AKT/NF-κB,p70S6/PKC,STAT3以及JNK2/c-Jun/mp53等)将U251细胞阻滞在G1晚期,抑制脑胶质瘤细胞的增殖和侵袭,而且这种抑制作用依赖于它的LRR结构域.LRRC4不能诱导胶质瘤细胞的凋亡,而是诱导胶质瘤细胞向胶质样细胞分化.     

细胞增殖抑制基因HSG/Mfn2

细胞增殖抑制基因(HSG,又称线粒体融合蛋白-2,Mfn2)是我国学者陈光慧利用差异显示技术得到的一个新基因,其编码产物HSG/Mfn2可通过抑制ERK/MAPK信号转导途径使细胞周期停滞在G0/G1期,抑制细胞增殖;还可与平滑肌α肌动蛋白相互作用参与血管平滑肌细胞再分化,在血管平滑肌细胞表型调节中起重要作用。另外,HSG/Mfn2具有促进线粒体融合的功能,与线粒体形态、结构和功能有着密切关系。HSG/Mfn2对血管增殖紊乱和其他过度增殖性疾病的发病及治疗具有重要的意义。     

Gene switching at Xenopus laevis metamorphosis

During the climax of amphibian metamorphosis many tadpole organs remodel. The different remodeling strategies are controlled by thyroid hormone (TH). The liver, skin, and tail fibroblasts shut off tadpole genes and activate frog genes in the same cell without DNA replication. We refer to this as “gene switching”. In contrast, the exocrine pancreas and the intestinal epithelium dedifferentiate to a progenitor state and then redifferentiate to the adult cell type. Tadpole and adult globin are not present in the same cell. Switching from red cells containing tadpole-specific globin to those with frog globin in the liver occurs at a progenitor cell stage of development and is preceded by DNA replication. Red cell switching is the only one of these remodeling strategies that resembles a stem cell mechanism.