基于CRISPR/Cas9系统建立新吉富罗非鱼双等位基因敲除技术——以SLC24A5基因为例

目前,簇状规则间隔短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeat,CRISPR)相关蛋白Cas9系统(CRISPR/Cas9)已经成为提高真核生物基因组编辑效率的主要技术。然而,对于像罗非鱼这样繁殖周期较长的物种,CRISPR/Cas9技术由于低纯合效率,在进行大规模遗传筛选研究时面临一定的困难。为了解决这一问题,以罗非鱼为模型,以SLC24A5基因为例,开发了一种高效的CRISPR/Cas9方法,能够在注射的胚胎中以相对稳定的概率直接实现F_(0)代的双等位基因敲除。具体而言,采用两个高效的gRNA进行混合,Cas9蛋白的浓度为800 ng·μL^(-1),Cas9蛋白与gRNA的质量比例为4:1,注射剂量控制在1 nL,即800 pg的Cas9蛋白和200 pg的gRNA。这一敲除技术使得在新吉富罗非鱼(Oreochromis niloticus)的F_(0)代注射胚胎中,能够直接产生表型外显率(Lv.1、Lv.2、Lv.3和Lv.4)为71%的个体,其中显著表型外显率(Lv.1和Lv.2)为17%。这一技术突破为罗非鱼的遗传筛选提供了便利和高效的手段。

云南18个民族Y染色体双等位基因单倍型频率的主成分分析

世居云南的少数民族中 ,壮、傣、水、布依、布朗、德昂、佤、彝、白、怒、哈尼、傈僳、拉祜、纳西、景颇、阿昌、基诺和独龙 18个民族是由“羌”、“濮”、“越”3大部落群体演化而来 ,是云南的土著居民。利用PCR RFLP方法对这18个土著民族进行Y染色体上 13个双等位基因位点进行基因分型。结果显示 ,不同历史族源的民族群体在Y染色体双等位基因单倍型分布上具有一定的差异 :在百越后裔民族群体中以单倍型H11、H12为主要分布 ;在氐羌后裔民族中以单倍型H5、H6和H8为主要分布 ;在百濮后裔民族群体中主要单倍型分布为H6、H8和H11。进一步主成分分析表明 ,百越后裔民族群体和氐羌后裔民族在主成分图上聚为两组 ,提示父系基因库有不同的来源 。

中国6个人群中Y染色体15个双等位基因标记变异频率分布及单体群分析

以 6个群体 (5个民族 ) 342名男性为研究对象 ,采用等位基因特异性PCR技术对Y染色体上 15个双等位基因标记进行基因分型 ,得到 15个标记的变异频率分布并界定了 6个群体的单体群。结果显示 ,两个汉族人群中M9G的频率相当高 (96 2 0 %和 96 4 3% ) ,为一特征性标志 ;四川汉族以高M95T(82 14 % )为显著特点 ;回族以M4 5A(18 5 7% )的高频率有别于其他 5个群体 (0 % )。进一步对单体群分析表明 ,4个少数民族群体享有共同的基本单体群 ,并根据群体间的共有单体群比较推测出 4个少数民族间的相对遗传距离 。

武汉汉族群体23个Y染色体双等位基因标记遗传多态性研究

筛选汉族群体中具有多态性的Y染色体双等位基因标记并获取其群体遗传学数据。采用片段长度差异等位基因特异性PCR和PAGE技术对武汉地区160名男性汉族无关个体的23个Y染色体双等位基因标记（M7，M9，M50，M88，M89，M95，M111，M117，M119，M121，M122，M134，M159，M164，M175，M214，LINE1，MSY2，RPS4Y711，SRY＋465，IMS-Js7-164520，IMS-JST021354和IMS-Js7-003305）进行分型。除M50、M159和M164外，其余20个标记在武汉汉族群体中均具有遗传多态性，其基因多样性（GD）范围为0．0126～0．4855，共检出35种不同单体群组合（Hg1～35），单体群多样性（HD）为0．9471。表明20个Y染色体双等位基因标记组成的单体群具有较高的遗传多样性，在法医学应用和群体进化研究中具有较高的实用价值。

5个中国人群Y染色体上17个双等位基因位点的多态性分析

选取Y染色体非重组区上17个双等位基因位点,利用ASPCR和PCR的方法对云南的怒族、傈僳族、纳西族、青海的撒拉族和福建的畲族进行了检测分型,确定了每一个体由这17个位点所构成的单倍型,并与国内其它20个民族群体的结果一起进行了主成分分析.结果显示,YAP、M15、M89、M9、M119、M95、M88、M45、M122、M134、M17、M120等12个位点在5个民族群体中均有不同的频率分布,其余5个位点没有发现多态变异,其中M122(C)在怒族、傈僳族、纳西族、撒拉族和畲族中的频率分别是82.1%、31.6%、5.9%、20%、69.3%;YAP+只在撒拉族中有2.2%的频率;傈僳族的M95(T)的频率最高,达68.4%.5个群体中共发现了12种单倍型,单倍型频率主要集中分布在H5、H6、H8、H11和H12,各民族群体的单倍型有各自的分布特点.主成分分析的结果显示:傈僳族则与苗瑶、侗壮语族的民族群体聚到了A簇;畲族、怒族与汉族群体紧密,聚到了B簇;而撒拉族、纳西族则与藏缅语族和阿尔泰语系的民族群体聚为C簇.

中国3个民族群体Y染色体上17个双等位基因位点的遗传分析

目的研究中国不同民族群体Y染色体的遗传多样性。方法采用PCR和等位基因特定PCR穴ASPCR雪的方法,对山东汉族、白族和土族共计76份男性DNA样本进行Y染色体上17个双等位基因位点的基因分型,确定每一个体的单倍型,统计3个群体各单倍型的频率分布,与国内其他群体的结果进行对比分析,并进行这些群体的主成分分析。结果有6个位点在3个群体中没有发现多态变异,YAP+在土族、白族和山东汉族中的分布分别为23.8%、6.7%和4%;3个群体共发现11种单倍型,山东汉族7种,土族8种,白族9种,主要单倍型频率集中在H1、H3、H5、H6、H8和H11。主成分分析结果显示白族与北方汉族相近,山东汉族与南方汉族等南方群体聚在一起,土族与彝族、回族和满族相近。结论山东汉族可能与一些南方群体有过基因交流,白族基因池中融入汉族基因流。中亚人群的基因流可能对东亚人群的遗传结构有过影响。

武汉汉族8个Y染色体双等位基因标记遗传多态性

目的筛选汉族群体中具有多态性的Y染色体双等位基因标记并研究其等位基因及单体群频率分布, 为法医学应用和群体进化研究提供基础数据。方法采用片段长度差异等位基因特异性PCR和PAGE技术对武汉地区160名男性汉族无关个体的8个Y染色体双等位基因标记(M9、M89、M111、M119、M122、M134、IMS-JST003305 和SRY+465)进行分型。结果 8个双等位基因标记在武汉汉族群体中均具有遗传多态性,其基因多样性(GD)范围为 0．0126-0．4830,共检出9种不同单体群(Hg1～9),其单体群多样性(HD)为0．7776。结论 8个Y染色体双等位基因标记组成的单体群在法医学应用和群体进化研究中具有一定的实用价值,可作为Y-STRs标记的有效补充。

人工修饰双等位基因特异性引物结合SYBR Green Ⅰ荧光PCR法检测GSTP1基因多态性

目的建立人工修饰双等位基因特异性引物结合SYBR Green Ⅰ荧光PCR法检测GSTP1第105个密码子基因多态性的方法,并利用该法研究GSTP1第105个密码子在广西百色市人群遗传特征,为进一步研究GSTP1基因多态性与疾病的发生易感性研究奠定基础。方法采用人工修饰双等位基因特异性引物结合SYBR Green Ⅰ荧光PCR法技术对211例广西百色市健康成人进行GSTP1 Ile105Val基因分型,并分析是否存在性别差异及与国内外其他人群分布频率差异。结果人工修饰双等位基因特异性引物结合SYBR Green Ⅰ荧光PCR法GSTP1基因型检测结果与PCR产物测序结果一致,用此法检测出广西百色市女性和男性人群GSTP1 Ile105Val均以A等位基因为主,分别为79.7%和84.5%;AA野生纯合子型、AG杂合子型和GG突变纯合型在女性人群中分别为62.2%、35.1%和2.7%,男性人群则为71.0%、27.0%和2.0%。经统计学分析,广西GSTP1Ile105Val等位基因和基因型分布频率无性别差异,与辽宁、回族、印度、俄罗斯族等人群相应位点基因型分布频率无差异,但与国内维族、朝鲜族、蒙古族、高加索女性相比差异有统计学意义(P<0.01)。结论人工修饰双等位基因特异性引物结合SYBR Green Ⅰ荧光PCR法是一种快捷、准确的基因多态性检测方法。广西人群GSTP1基因Ile105Val呈多态性分布,基因型分布频率无性别差异,与其他部分种族存在差异。

用Cre/LoxP和CRISPR基因工程技术构建猪肌肉生长抑制素双等位基因敲除细胞系

肌肉生长抑制素(myostatin,Mstn)基因失活可引起哺乳动物的肌肉增生,但其调控机制尚不清楚,且缺乏可靠的试验材料验证Mstn相关分子通路的变化。本研究所用PK3108细胞系是在野生型PK15细胞系的基础上成功靶向敲除一条等位基因,在其靶位点敲入标记基因,敲除了204bp的外显子3序列,LoxP锚定在其标记基因两侧。利用Cre/LoxP重组酶删除系统删除插入PK3108Mstn靶位点的标记,借助流式细胞仪和荧光蛋白甄别得到无标记的过渡型细胞系PK3108-2。将Cas9/sgRNA表达载体和供体DNA共转染PK3108-2,借助G418抗性筛选和倒置荧光显微镜挑选出仅带阳性标记的克隆L18,对其基因组进行PCR产物凝胶电泳与PCR产物测序,证明克隆L18在预设位点发生同源重组;对其蛋白质进行Western印迹实验表明,Mstn被成功地敲除失活。综上结果证明,本研究实现了双等位基因的精准敲除,构建了Mstn双敲除梯度回复表达细胞系。本研究为揭示Mstn的作用机制提供理想的实验材料,也为双等位基因的敲除提供了可借鉴的技术路线。

HPDL双等位基因致神经发育障碍伴进行性痉挛和脑白质异常的临床特点与基因分析

目的总结HPDL双等位基因变异导致神经发育障碍伴进行性痉挛和脑白质异常的临床表型及遗传学特点。方法回顾性分析2018年2月至2022年6月郑州大学附属儿童医院神经内科确诊的3例神经发育障碍患儿的临床和遗传学资料,对先证者采用全外显子基因测序发现HPDL基因变异;通过Sanger法对家系成员进行验证,对HPDL基因变异特点进行总结,对患儿进行治疗、随访。结果3例确诊为神经发育障碍性疾病患儿中,女性2例,男性1例,发病年龄为出生25 d至11岁。临床表型中例1、例2患儿均为婴儿期起病的Leigh样综合征表现,有反复癫痫发作、智能落后、语言及运动发育迟缓、乳酸增高、代谢性酸中毒表现,头颅磁共振成像平扫提示双侧大脑半球脑沟增深,双侧基底节区、背侧丘脑、大脑脚及脑干内对称性异常信号,幕上脑室扩张,胼胝体变薄。头颅磁共振波谱提示双侧壳核病变测量区可见乳酸峰。例3表现为痉挛性截瘫,早期有大运动发育迟缓,后期出现痉挛性步态。头颅磁共振成像平扫未见异常。3例患儿均为复合杂合变异,全外显子基因测序提示HPDL双等位基因分别来源于父源整码杂合变异c.2628delGCC(p.Cys9His10delinsTyr)及母源错义杂合变异c.788C>T(p.Thr263Met)、父源截短变异c.1051C>T(p.Gln351*)及母源移码变异c.995de1C(p.Thr332Mfs*9)、父源错义变异c.781C>G(p.Leu261Val)及母源截短变异c.721C>T(p.Gln241*);其中c.2628delGCC(p.Cys9His10delinsTyr)为未报道的位点变异;染色体拷贝数变异及线粒体相关基因未见异常。例1及例2患儿应用抗癫痫发作药物及鸡尾酒混合疗法后癫痫得到有效控制,例3应用康复功能训练综合治疗,运动及智能有所改善。结论HPDL双等位基因变异临床表型为Leigh样综合征及遗传性痉挛性截瘫,遗传学特点为复合杂合变异,包括整码、错义、移码、截短变异。HPDL双等位基因变异为3例先证者遗传学病因。

人工修饰双等位基因特异性引物扩增法测定人ABC1基因突变点I823M

目的 建立一种简单、快速测定三磷酸腺苷结合盒转运子 1(ATP binding- cassettetransporter 1,ABC1)基因突变点 I82 3M的方法。方法 设计两种等位基因特异性引物 ,分别与 DNA双链的两条单链互补 ,其 3′端正好与单核苷酸多态性 (single nucleotide polymorphism ,SNP)位点重合 ,由引物的 3′端控制着引物的延伸反应 ,根据延伸反应的长度确定等位基因的类型 ,并通过在引物的 3′端区域引入一个人为不匹配碱基来提高延伸反应的特异性。结果 人为引入错配碱能提高单核苷酸多态性分析的特异性 ;通过优化实验条件 ,用本室建立的双等位基因特异性扩增法 ,可测定人 ABCA1基因突变点 I82 3M的不同 SNP类型。结论 人工修饰双等位基因特异性引物扩增法可用于人基因组中单核苷酸多态性的快速测定 ,不需使用复杂仪器设备 ,便于推广使用。

Smad5双等位基因剔除ES细胞的建立及其初步研究

Smad5是TGF-β信号的细胞质内信号转导分子. Smad5的定位剔除导致小鼠胚胎期死亡. 为了进一步研究Smad5在组织器官发育中的功能, 利用同源重组技术获得了Smad5双等位基因剔除的胚胎干(ES)细胞. 首先利用Cre-LoxP系统删除了Smad5中靶ES细胞的抗性基因, 再用相同的打靶载体进行转染, 经Southern杂交筛选获得了Smad5双等位基因剔除的ES细胞. 嵌合体研究的结果表明, Smad5在心脏和神经管的正常发育中可能起重要的作用. Smad5双等位基因剔除ES细胞在裸鼠皮下可以形成畸胎瘤, 并可分化成包括神经细胞、肌肉细胞、软骨细胞、内皮细胞等在内的多种细胞, 因而Smad5双等位基因剔除的ES细胞可用于研究Smad5介导的TGF-?信号在多种组织器官发育和ES细胞体外定向分化中的作用.

急性髓系白血病CEBPA单等位基因突变的研究进展

CCAAT/增强子结合蛋白α(CEBPA)基因是维持造血系统分化的重要转录因子,对调控细胞增殖与分化起关键作用,也是急性髓系白血病(AML)常见的突变基因之一。CEBPA有单等位(CEBPAsm)和双等位(CEBPAdm)两种基因突变,其中CEBPAdm AML预后良好,但CEBPAsm AML预后仍存在争议,最新的欧洲白血病网络危险分层认为只有携带CEBPA基因突变伴碱性亮氨酸拉链区框内突变AML才是预后良好类型。本文就CEBPAsm突变的结构特点,突变患者临床特征、预后以及治疗选择方面的研究进展作一综述,以期为进一步改善CEBPAsm AML患者预后提供参考。

TBP双等位基因不完全突变致脊髓小脑性共济失调17型1例及文献复习

探讨脊髓小脑性共济失调17型(SCA17)的临床特征。方法:搜集1例经基因检测明确为SCA17患者的临床资料,结合文献复习进行分析。结果:患者临床表现为小脑性共济失调、认知功能损害等,头颅MRI检查提示大脑和小脑显著萎缩。结论:SCA17临床特征具有高度异质性,诊断有赖于基因检测,临床医生需对SCA17有足够的认知。

“双打击”多发性骨髓瘤的研究进展

“双打击”多发性骨髓瘤(MM)是一种近年来提出的基于细胞遗传学异常的特殊类型,旨在发现高危、极高危患者,目前尚无统一的界定标准,且缺乏标准的治疗方案。以往的回顾性分析显示,“双打击”MM的预后极差,复发及死亡风险很高。2019年,WALKER等针对“双打击”MM提出了明确的定义:TP53双等位基因失活或在ISSⅢ期的前提下CKS1B(1q21)扩增拷贝数≥4的患者。本文针对WALKER等提出的“双打击”MM定义,对其诊断、临床特征、预后及治疗等方面的最新研究进展作一综述。

PMP22基因重复检测及儿童CMT相关临床研究

目的：本研究旨在应用等位基因特异性 PCR-双酶切法进行 PMP22基因重复突变检测,并探讨该病的临床变异性和遗传异质性.方法：本课题研究对象来自本院2006-2008年收集的8例临床拟诊 CMT 病例,对8例研究对象进行系统临床检查,收集临床资料并采血,应用等位基因特异性 PCR-双酶切方法对患者进行 PMP22基因重复突变检测.结果：3 例患儿经等位基因特异性PCR-双酶切检测出特异性重复片段.7例CMT2、4例CMT3拟诊患儿以及8例正常对照中未检测出PMP22基因重复突变.结论：1、本课题入组的 CMT 患儿中 PMP22基因检出率为 37.5%.2、特异性 PCR-双酶切法特异性高,是目前检测 PMP22基因重复突变简便、快速、准确的方法.3、CMT 病具有高度的临床变异性和遗传异质性.

一祖孙Amel-Y、DYS570、DYS576等位基因异常及分析

与常染色体相比,Y染色体结构上的差异易造成Y-STR基因座出现额外等位基因的现象[1],这种额外等位现象主要存在于回文序列上的多拷贝基因座上,而单拷贝基因座相对少见[2,3]。Y-STR基因座上检出额外基因型常见于含有多个男性个体的混合样本,而由样本自身遗传多态性造成的多个Y-STR基因座出现额外等位基因的现象比较少见。

主成分分析与聚类分析在民族分化研究中的应用比较

目的 比较主成分分析与聚类分析两种聚类方法对 13个人群进行分类的结果。方法 采用两种数值分类方法并用Y染色体的 12种单体型的双等位基因频率数据 ,对朝鲜族等 13个人群进行分类 ,分析群体间的关系 ,并阐明民族的起源。结果 两种分类方法得到的结果不尽相同。主成分分析可以减少无关指标的影响 ,但是在简化数据降低维数的过程中又有可能丢失信息。聚类分析充分利用原始数据信息 ,但无法排除无关指标的“噪音”干扰。结论 主成分分析与聚类分析都适宜做多维复杂数据的分类研究 ,但在实际应用中 ,应运用两种分类方法得到的结果结合领域知识给出客观、合理的结论。

白族群体间的Y染色体和线粒体DNA多态性的分析

从父系和母系基因库水平上,研究不同分布地区白族群体之间的遗传结构的异同,并对其族源以及本民族群体之间的微进化关系进行初步的探讨。利用PCR RFLP方法对云南白族和湖南白族及云南的傣族、布依族、独龙族、怒族、阿昌族和湖南土家族共8个群体进行14个线粒体多态位点和Y染色体上的13个双等位基因位点进行基因分型。统计单倍型,在SPSS软件上进行主成分分析。结果显示,两个白族群体在Y染色体双等位基因单倍型分布上差异不大,以H6、H8为主要单倍型分布;在线粒体单倍群分布上,两个白族群体则差异显著,单倍群D、B、M8在湖南白族中的分布频率比云南白族高的多,而在云南白族中M 、G、F的频率则比湖南白族高。对Y染色体单倍型分布频率进行主成分分析表明两个白族群体聚在一起,整体上和其他北方起源的群体聚成一组;而对线粒体的单倍群分布频率分析显示湖南白族接近湖南汉族和土家族,而云南白族则接近云南怒族和阿昌族。两个白族群体在父系遗传结构上相近,表明他们具有共同的父系族源;而母系遗传结构上的差异,可能与历史上迁到湖南的白族先民主要为男性军士,流寓到当地后与汉、土家等民族女子通婚所致。